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Microbiologia 10ª Edição TORTORA COMPLETO

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Microbiologia 10ª Edição TORTORA FUNKE CASEIA
TORTORA
FUNKE
CASE
Mais de um milhão de estudantes já utilizaram Microbiologia em todo o mundo!
Microbiologia, livro-texto utilizado em diversos cursos, como ciências da saúde, ciências biológicas, ciências ambientais, ciências animais, engenharia florestal, agricultura, entre outros, chega à sua décima edição, ampliado e atualizado, mantendo a linguagem acessível e a grande quantidade de ilustrações que caracterizaram suas edições anteriores.
Novo nesta edição:
• Figuras Fundamentais auxiliam na compreensão dos conceitos centrais da microbiologia, integrando texto e imagens. • Questões ao longo do texto permitem que o leitor teste os conhecimentos adquiridos à medida que progride em cada capítulo. • Questões do tipo “Desenhe”, ao final dos capítulos, sugerem aos estudantes que esbocem diagramas ou preencham figuras e gráficos. • Quadros Aplicações da Microbiologia descrevem os usos correntes e práticos dessa área. • Quadros Foco Clínico apresentam dados e problemas de resolução clínica que levam ao desenvolvimento do pensamento crítico. • Quadros Doença em Foco organizam informações sobre doenças semelhantes.
MICROBIOLOGIA Gerard J. TORTORA Berdell R. FUNKE Christine L. CASE
Hotsite exclusivo! http://www.grupoa.com.br/tortoramicrobiologia10ed Acesse vídeos e animações (em inglês), testes (em inglês e português) e o glossário do livro (em português).
Acesse material exclusivo para professores (em inglês e português) no link deste livro em www.grupoa.com.br.
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T712m Tortora, Gerard J. Microbiologia [recurso eletrônico] / Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke, Christine L. Case ; tradução: Aristóbolo Mendes da Silva ... [et al.] ; revisão técnica: Flávio Guimarães da Fonseca. – 10. ed. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : Artmed, 2012.
Editado também como livro impresso em 2012. ISBN 978-85-363-2698-6
1. Microbiologia. I. Funke, Berdell R. II. Case,Christine L. III. Título.
CDU 579
Tradução: Aristóbolo Mendes da Silva
Professor Doutor, Departamento de Morfologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais
Bárbara Resende Quinan Doutoranda, Departamento de Microbiologia,
Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais Carlos Augusto Rosa
Professor Doutor, Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais
Edel Figueiredo Barbosa Stancioli Professora Doutora, Departamento de Microbiologia,
Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais Fátima de Cássia Oliveira Gomes
Professora Doutora, Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, Universidade Federal de Minas Gerais
Flávio Guimarães da Fonseca Professor Doutor, Departamento de Microbiologia,
Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais Giliane de Souza Trindade
Professora Doutora, Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais
Iara Apolinário Borges Doutoranda, Departamento de Microbiologia,
Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais Jacques Robert Nicoli
Professor Doutor, Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais
Consultoria, supervisão e revisão técnica desta edição: Flávio Guimarães da Fonseca
Professor Doutor, Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais
2012
Gerard J. TORTORA BERGEN COMMUNITY COLLEGE
Berdell R. FUNKE NORTH DAKOTA STATE UNIVERSITY
Christine L. CASE SKYLINE COLLEGE
MICROBIOLOGIA 10ª Edição
Reservados todos os direitos de publicação, em língua portuguesa, à ARTMED® EDITORA S.A. Av. Jerônimo de Ornelas, 670 – Santana 90040-340 – Porto Alegre – RS Fone: (51) 3027-7000 Fax: (51) 3027-7070
É proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (eletrônico, mecânico, gravação, fotocópia, distribuição na Web e outros), sem permissão expressa da Editora.
Unidade São Paulo Av. Embaixador Macedo Soares, 10.735 – Pavilhão 5 – Cond. Espace Center Vila Anastácio – 05095-035 – São Paulo – SP Fone: (11) 3665-1100 Fax: (11) 3667-1333
SAC 0800 703-3444 – www.grupoa.com.br
Obra originalmente publicada sob o título Microbiology: An Introduction,10th Edition ISBN 9780321550071
Authorized translation from the English language edition, entitled MICROBIOLOGY: AN INTRODUCTION, 10th Edition by GERARD TORTORA; BERDELL FUNKE; CHRISTINE CASE, published by Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings, Copyright © 2010. All rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information storage retrieval system, without permission from Pearson Education, Inc.
Portuguese language edition published by Artmed Editora SA, Copyright © 2012
Tradução autorizada a partir do original em língua inglesa da obra intitulada MICROBIOLOGY: AN INTRODUCTION, 10ªEdição, autoria de GERARD TORTORA; BERDELL FUNKE; CHRISTINE CASE, 10ª, publicado por Pearson Education, Inc., sob o selo Benjamin Cummings, Copyright © 2010. Todos os direitos reservados. Este livro não poderá ser reproduzido nem em parte nem na íntegra, nem ter partes ou sua íntegra armazenada em qualquer meio, seja mecânico ou eletrônico, inclusive fotoreprografação, sem permissão da Pearson Education, Inc.
A edição em língua portuguesa desta obra é publicada por Artmed Editora SA, Copyright © 2012
Arte sobre capa original: Mário Röhnelt e VS Digital
Preparação de originais: Luana Janine Peixoto
Editora responsável por esta obra: Carla Paludo
Editora sênior – Biociências: Cláudia Bittencourt
Projeto e editoração: Techbooks
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Gerard J. Tortora – Jerry Tortora é professor de Biologia e ensina
Microbiologia, Anatomia Humana e Fisiologia no Bergen Community
College, em Paramus, New Jersey. Ele recebeu seu título de Mestre (M.A.)
em Biologia do Montclair State College em 1965. Tortora pertence a
diversas organizações de Biologia/Microbiologia, como a American
Society of Microbiology (ASM), a Human Anatomy and Physiology Society
(HAPS), a American Association for the Advancement of Science (AAAS),
a National Education Association (NEA), a New Jersey Education Association (NJEA) e a
Metropolitan Association of College and University Biologists (MACUB). Jerry é autor de
diversos livros de Ciências Biológicas. Em 1995, foi selecionado como um dos melhores
acadêmicos do Bergen Community College e foi nomeado Acadêmico de Distinção. Em
1996, recebeu um prêmio de Excelência do National Institute for Staff and Organizational
Development (NISOD), pela Universidade do Texas, e foi selecionado para representar o
Bergen Community College em uma campanha para a conscientização pública sobre a
importância da contribuição das escolas da comunidade para uma melhor educação.
Berdell R. Funke – Bert Funke recebeu seus títulos de Doutor (Ph.D.),
Mestre (M.S.) e Bacharel (B.S.) em Microbiologia na Kansas State
University. Ele exerce sua carreira profissional como Professor de
Microbiologia na North Dakota State University, onde leciona
Microbiologia Introdutória, que inclui aulas laboratoriais, Microbiologia
Geral, Microbiologia dos Alimentos, Microbiologia do Solo, Parasitologia
Clínica e Microbiologia Patogênica. Como pesquisador e cientista na
Experiment Station, em Dakota do Norte, publicou diversos artigos sobre Microbiologia do
Solo e Microbiologia dos Alimentos.
Christine L. Case – Chris Case é Microbiologista e professora de
Microbiologia no Skyline College, em San Bruno, Califórnia, onde tem
trabalhado nos últimos 38 anos. Ela recebeu seu título de Doutora em
Educação (Ed.D.) na Nova Southeastern University, e o título de Mestre
(M.A.) em Microbiologia na San Francisco State University. Foi Diretora da
Society for Industrial Microbiology (SIM) e é membro ativo da ASM e da
SIM do norte da Califórnia. Ela recebeu os prêmios Hayward de Educador
de Destaque da ASM e também da Califórnia. Em 2008, Chris recebeu o prêmio SACNAS de
Mentor Distinto de Escolas Comunitárias/Tribais por sua dedicação aos estudantes, muitos
dos quais se apresentaram em conferências para estudantes de graduação e também
receberam prêmios. Além do ensino, Chris contribui regularmente para a literatura
profissional, desenvolve metodologias inovadoras em educação e mantém uma dedicação
pessoal e profissional voltada para a conservação e a importância da ciência para a
sociedade. Também é uma fotógrafa ávida, e muitas de suas fotografias aparecem neste livro.
SOBRE OS AUTORES
AGRADECIMENTOS
Ao preparar este livro, nos beneficiamos das orientações e suges- tões de muitos professores de Microbiologia. Os revisores listados aqui fizeram críticas construtivas e sugestões valiosas em vários es- tágios do trabalho. Agradecemos e reconhecemos nossa dívida para com eles.
Revisores da décima edição
Rod Anderson Ohio Northern University
Terry Austin Temple College
Phyllis Braun Fairfield University
Sandra Burnett Brigham Young University
Susan Capasso St. Vincent’s College
Carol Castaneda Indiana University Northwest
James K. Collins University of Arizona
Lee Couch University of New Mexico
Ellen C. Cover Lamar University
Jean Cremins Middlesex Community College
Melissa A. Deadmond Truckee Meadows Community College
Janet M. Decker University of Arizona
Vivian Elder Ozarks Technical Community College
Christina Gan Highline Community College
Pete Haddix Auburn University Montgomery
Rachel Hirst Massasoit Community College
Dawn Janich Community College of Philadelphia
Judy Kaufman Monroe Community College
Malda Kocache George Mason University
John M. Lammert Gustavus Adolphus College
Paul A. LeBlanc University of Alabama
Michael W. Lema Midlands Technical College
John Lennox The Pennsylvania State University
Shawn Lester Montgomery College
Eric Lifson Bucks County Community College
Suzanne Long Monroe Community College
William C. Matthai Tarrant County College Northeast
Philip Mixter Washington State University
Rita B. Moyes Texas A&M University
Ellyn R. Mulcahy Johnson County Community College
Tim R. Mullican Dakota Wesleyan University
Richard L. Myers Missouri State University
Kabi Neupane Leeward Community College
Lourdes P. Norman Florida Community College, Jacksonville
Eric R. Paul Southwestern Oklahoma State University
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Jack Pennington St. Louis Community College, Forest Park
Indiren Pillay Culver-Stockton College
Ronny Priefer Niagara University
Mary L. Puglia Central Arizona College
Amy J. Reese Cedar Crest College
Lois Sealy Valencia Community College West
Heather Smith Riverside City College
Kate Sutton Clark College
M.J. Weintraub Raymond Walters College
Ruth Wrightsman Saddleback College
Anne Zayaitz Kutztown University
Michele Zwolinski Weber State University
Também agradecemos aos profissionais da Benjamin Cum- mings por sua dedicação e excelência. Leslie Berriman, nossa dire- tora executiva, nos manteve, com sucesso, focados na direção que queríamos dar a esta revisão. Robin Pille, editor de projeto, geren-
ciou primorosamente o desenvolvimento do livro, mantendo as li- nhas de comunicação abertas e garantindo o máximo de qualidade em cada etapa. A atenção cuidadosa de Sally Peyrefitte à continui- dade e aos detalhes no processo de edição, tanto do texto como da arte, permitiu que os conceitos e as informações se mantivessem claros durante todo o processo.
Janet Vail e Wendy Earl guiaram o texto com excelência duran- te o processo de produção. Lisa Torri e os talentosos profissionais da Precision Graphics obtiveram sucesso na ambiciosa tarefa de pre- parar o novo e belíssimo programa de arte, a partir da renovação do complexo projeto gráfico das outras edições. Jean Lake coordenou os muitos e complexos estágios de desenvolvimento e execução da arte. A pesquisadora fotográfica, Maureen Spuhler, trabalhando em conjunto com o diretor sênior de fotografia e arte, Travis Amos, se esmerou para que tivéssemos imagens claras e fantásticas por todo o livro. Tani Hasegawa criou o elegante design interior do livro, e Yvo Riezebos obteve um resultado magnífico para a capa. A habi- lidosa equipe de profissionais da Progressive Information Techno- logies, liderada por Michelle Jones, realizou um trabalho fantástico ao conduzir este livro rapidamente pelo processo de editoração. Stacey Weinberger gerenciou o processo de produção.
Katie Heimsoth cuidou de maneira impecável dos materiais para professores e também foi a editora da nova edição do Labo- ratory Experiments in Microbiology, de Johnson e Case. Kelly Reed trouxe sua criatividade e experiência didática para cuidar do de- senvolvimento dos materiais para os estudantes, inclusive o novo livro Get Ready for Microbiology. Lucinda Bingham gerenciou o programa de mídia, operando muitos milagres para produzir o im- pressionante arsenal de Recursos Didáticos. Leslie Austin e James Bruce gerenciaram a impressão e os suplementos de mídia durante os complexos estágios de produção.
Neena Bali, Diretora Sênior de Marketing, e toda a equipe de vendas da Pearson Science realizaram um trabalho sensacional ao apresentar este livro a professores e estudantes, garantindo sua per- manente condição de ser o livro-texto mais vendido sobre micro- biologia.
Todos gostaríamos de agradecer nossos cônjuges e familiares, que nos deram inestimável suporte durante o processo de escrita.
Finalmente, apresentamos nosso eterno apreço aos estudantes, cujos comentários e sugestões forneceram ideias e nos lembraram daquilo que precisavam. Este livro é para eles.
Gerard J. Tortora Berdell R. Funke Chistine L. Case
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PREFÁCIO
Desde a publicação de sua primeira edição, 30 anos atrás, mais de um milhão de estudantes já utilizaram Microbiologia em escolas e universidades em todo o mundo, fazendo deste o livro o mais usado nos cursos não especializados em microbiologia. A décima edição apresenta um texto de fácil compreensão, assumindo que não houve estudo anterior de química ou biologia. O texto é apropriado para es- tudantes de diversos cursos, incluindo aqueles dedicados às ciências da saúde, ciências biológicas, ciências ambientais, ciências animais, engenharias florestais, agricultura, economia doméstica e artes.
Marcos de Microbiologia Mantivemos, nesta nova edição, as características que tornaram as edições anteriores tão populares.
Um equilíbrio entre os fundamentos da microbiologia e suas aplicações, e entre aplicações médicas e em outras áreas da ciência microbiológica. Como nas edições anteriores, os prin- cípios básicos da microbiologia recebem maior ênfase que as aplicações, e as aplicações relacionadas à saúde são enfatizadas.
Apresentação direta de tópicos complexos. Cada seção do li- vro foi escrita pensando no estudante. Nosso livro é conhecido por suas explicações claras e sua didática consistente.
Fotografias e ilustrações claras, acuradas e pedagogicamente efetivas. Diagramas passo a passo, diretamente ligados às des- crições, auxiliam o estudante a compreender os conceitos abor- dados. Apresentações claras e acuradas de processos e estruturas fazem com que o estudante direcione sua atenção ao que deve ser aprendido. A quantidade e a qualidade das micrografias ele- trônicas e ópticas apresentadas não têm paralelo no mercado.
Organização flexível. O livro foi organizado de uma forma que acreditamos ser adequada, porém reconhecemos que o material poderia ser apresentado efetivamente de diversas outras formas. Assim, para satisfazer aqueles professores que preferem usar uma ordem diferente, preparamos cada capítulo para ser o mais independente possível dos demais, incluindo muitas referências cruzadas. O Guia do Instrutor (em inglês), escrito por Christine Case, fornece instruções detalhadas para organizar o material de diversas outras formas.*
O que há de novo na décima edição Veja as páginas xv a xii para uma introdução visual à décima edição.
As mudanças nesta edição são direcionadas para os maiores desafios de um professor em uma disciplina introdutória de micro-
* Disponível na Área do Professor, acessível no link do livro no site www.grupoa. com.br.
biologia: as grandes diferenças nos níveis de desenvolvimento dos estudantes, incluindo aqueles pouco preparados. A décima edição vai ao encontro de todos os estudantes e seus respectivos níveis de habilidade e compreensão.
Os destaques dessa edição podem ser vistos nas novas Figuras Fundamentais, que auxiliam os estudantes a avaliar sua compreen- são à medida que progridem em cada capítulo. Destacam-se, ainda, os novos quadros, que preparam os estudantes para começar a pen- sar como clínicos. Os conteúdos também foram substancialmente atualizados.
Figuras fundamentais Com o objetivo de ajudar os estudantes a compreender os concei- tos centrais da microbiologia, os autores realizaram a integração de texto e material visual em 20 Figuras Fundamentais especialmente preparadas. Estas Figuras Fundamentais incluem Conceitos-chave que garantem que os estudantes entendam o conceito central da figura e também explicações sobre como cada figura é essencial para a continuidade do aprendizado. Além disso, ao longo de todo o livro, as ilustrações foram revisadas e atualizadas com novo estilo artístico e um palheta de cores mais vibrantes, mais contrastes e mais dimensionalidade.
Características que auxiliam os estudantes a testar seu conhecimento Novas questões do tipo Teste seu Conhecimento fazem com que os estudantes interajam com o material e avaliem sua compreensão dos Objetivos do Aprendizado à medida que progridem em cada capítulo. Questões inovadoras do tipo Desenhe estão incluídas ao final de cada capítulo, em Questões para Estudo, sugerindo aos es- tudantes que esbocem diagramas ou preencham uma figura ou um gráfico. As populares questões de Legenda das Figuras foram man- tidas e aprimoradas.
Auxílio aos estudantes para que comecem a pensar como clínicos Quadros revistos e redesenhados sobre Aplicações da Microbio- logia descrevem os usos correntes e práticos da microbiologia. Novos quadros atualizados sobre Foco Clínico contêm dados obtidos do Morbidity and Mortality Weekly Report, que foram transformados em problemas de resolução clínica, os quais au- xiliam os estudantes a desenvolver o pensamento crítico, dando a eles um papel ativo enquanto leem. Os quadros de Doenças em Foco substituem as tabelas comparativas sobre doenças, organi- zando informações sobre doenças semelhantes em um formato orientado para a descoberta e visualmente interessante, sendo um instrumento útil para o estudo.
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Prefácio ix
Atualizações de conteúdo e temporalidade A resistência antimicrobiana, os biofilmes, o bioterrorismo e a evolução recebem atenção e ênfase especiais. Nos capítulos sobre imunidade – Capítulos 16 e 17 –, foram implementados atualiza- ções cuidadosas e significativas para manter as informações tem- poralmente corretas, claras e acuradas, porém com o mesmo nível de detalhamento. A taxonomia, a nomenclatura e os dados sobre a incidência de doenças são correntes até agosto de 2008.
Revisão dos capítulos Cada capítulo desta edição foi atentamente revisado, e os dados no texto, nas tabelas e nas figuras foram atualizados. As principais mu- danças em cada capítulo são resumidas a seguir.
Parte um Fundamentos de Microbiologia
Capítulo 1: O Mundo Microbiano e Você A tabela “Familiarizando-se com os nomes científicos” foi des- locada do Capítulo 10 para este capítulo.
Os biofilmes foram introduzidos. A discussão sobre doenças infecciosas emergentes foi atuali- zada, incluindo uma seção sobre a resistência bacteriana aos antibióticos.
Capítulo 2: Princípios Químicos Definições foram expandidas, incluindo as definições de ácidos graxos cis e trans.
A Figura 2.16 agora é uma Figura Fundamental.
Capítulo 3: Observando Micro-organismos Através do Microscópio
A microscopia de dois fótons foi incluída. Diversas novas ilustrações e imagens foram incluídas. A Figura 3.2 agora é uma Figura Fundamental.
Capítulo 4: Anatomia Funcional de Células Procarióticas e Eucarióticas
A Figura 4.6 agora é uma Figura Fundamental. A discussão sobre flagelos, fímbrias e pili foi revisada, assim como a discussão sobre os lipopolissacarídeos.
A discussão sobre difusão facilitada foi revisada, e uma nova figura compara os tipos de difusão através de membranas, in- clusive as aquaporinas.
Capítulo 5: Metabolismo Microbiano A seção sobre testes bioquímicos foi expandida. As novas ilustrações de enzimas são mais realistas. A Figura 5.11 agora é uma Figura Fundamental. Um novo quadro “Foco Clínico” ilustra o uso de testes bioquí- micos para a identificação de micobactérias de crescimento lento.
Capítulo 6: Crescimento Microbiano A discussão sobre biofilmes que previamente aparecia no Capí- tulo 27 foi transferida para este capítulo, tendo sido significati- vamente atualizada e expandida.
A discussão sobre meios e métodos para o crescimento anaeró- bico foi atualizada.
Uma discussão sobre os níveis de biossegurança foi adicionada, incluindo uma figura que ilustra o nível de biossegurança 4.
Uma nova figura mostrando o meio diferencial foi adicionada. A Figura 6.15 agora é uma Figura Fundamental. Um novo quadro “Foco Clínico” ilustra o papel dos biofilmes na ocorrência de doenças nosocomiais.
Capítulo 7: Controle do Crescimento Microbiano A definição de esterilização foi atualizada e qualificada em con- sideração à existência dos prions.
A Figura 7.1 agora é uma Figura Fundamental. A discussão sobre temperatura ultra-alta (UHT) foi melhorada. Novos produtos e usos recentemente aprovados foram incluí- dos.
Um novo quadro “Foco Clínico” ilustra a relação entre desin- fecção inapropriada e doenças nosocomiais.
Capítulo 8: Genética Microbiana A Figura 8.2 agora é uma Figura Fundamental. A discussão sobre recombinação genética por crossing-over foi melhorada.
Os snRNPs foram definidos. Operons indutíveis e repressíveis são explicados e comparados em figuras separadas.
Capítulo 9: Biotecnologia e DNA Recombinante A Figura 9.1 agora é uma Figura Fundamental. O silenciamento gênico, a genética reversa e a PCR em tempo real são discutidos.
Um novo quadro “Foco Clínico” descreve o uso de RT-PCR para o estudo de um surto por norovírus.
Parte dois Visão Geral do Mundo Microbiano
Capítulo 10: Classificação dos Micro-organismos A Figura 10.1 agora é uma Figura Fundamental. Fotos de estromatólitos…