Cidiane Rodrigues

INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA

Introdução

Microbiologia: Mikros (= pequeno) + Bio (= vida) + logos (= ciência) A Microbiologia é definida, como a área da ciência que dedica-se ao estudo dos microrganismos, um vasto e diverso grupo de organismos unicelulares de dimensões reduzidas, que podem ser encontrados como células isoladas ou agrupados em diferentes arranjos (cadeias ou massas), sendo que as células, mesmo estando associadas, exibiriam um caráter fisiológico independente.

Introdução

Assim, com base neste conceito, a microbiologia envolve o estudo de organismos procariotos (bactérias, archaeas), eucariotos inferiores (algas, protozoários, fungos) e também os vírus.

Esta área do conhecimento teve seu início com os relatos de Robert Hooke e Antony van Leeuwenhoek, que desenvolveram microscópios que possibilitaram as primeiras observações de bactérias e outros microrganismos, além de diversos espécimes biológicos.

Importância da Microbiologia

É uma área da Biologia que tem grande importância seja como ciência básica ou aplicada.

Básica: estudos fisiológicos, bioquímicos e moleculares (modelo comparativo para seres superiores). => Microbiologia Molecular

Aplicada: processos industriais, controle de doenças, de pragas, produção de alimentos, etc.

Áreas de estudo: limpeza ambiental, etc.

Odontologia: Estudo de microrganismos associados à placa dental, cárie dental e doenças periodontais. Estudos com abordagem preventiva.

Medicina e Enfermagem: Doenças infecciosas e infecções hospitalares.

Nutrição: Doenças transmitidas por alimentos, Controle de qualidade de alimentos, Produção de alimentos (queijos, bebidas).

Biologia: Aspectos básicos e biotecnológicos. Produção de antibióticos, hormônios (insulina, GH), enzimas (lipases, celulases), insumos (ácidos, álcool), Despoluição (Herbicidas - Pseudomonas, Petróleo), etc.

BIOTECNOLOGIA - Uso de microrganismos com finalidades industriais, como agentes de biodegradação.

Classificação dos Seres Vivos

Antes do Microscópio - Animal e Vegetal - Teoria de Linneaus esta simples classificação foi insuficiente, sendo posteriormente descartada após a descoberta do microscópio.

Teoria de Haeckel (1866) - Reino Plantae (animais e vegetais unicelulares), Reino Protista (bactérias, algas, fungos e protozoários) e Reino Animalia – Classificação Satisfatória

Estudos mais avançados Teoria de Whittaker (1969): • Reinos: Monera: Procariotos Protista: Eucariotos unicelulares - Protozoários (sem parede celular) e Algas (com parede celular) Fungi: Eucariotos aclorofilados Plantae: Vegetais Animalia: Animais - Teoria de Whittaker (1969)

Teoria de Whittaker

Em 1969 Whittaker propôs a expansão da classificação sugerida por Haeckel em 1866, baseado não só na organização celular, mas também na forma de obter energia e alimento:

Reinos:

Monera: Procariotos

Protista: Eucariotos unicelulares - Protozoários (sem parede celular) e Algas (com parede celular)

Fungi: Eucariotos aclorofilados

Plantae: Vegetais

Animalia: Animais - Teoria de Whittaker (1969)

Célula Procariótica X Célula Eucariótica

A maior parte dos seres vivos é organizada por uma ou mais unidades chamadas células, com exceção dos VÍRUS;

Estas duas células (Eucarionte e Procarionte) diferem muito quanto a sua estrutura interna: procariótica tem uma organização simples, rudimentar. Já a eucariótica é mais complexa.

Os organismos são classificados então como Procariontes ou Eucariontes a depender do seu tipo de célula

Bactérias e Cianofíceas (algas azuis): Procariontes

Demais seres vivos: eucariontes

Células Procariontes

Protos=primitivo; Karion=núcleo

É extremamente simples

Apresenta componentes básicos e apenas 1 membrana esquelética (Parede Celular), externa a membrana plasmática;

Células Procariontes

Membrana Plasmática: seleção de substâncias

Constitui a célula das bactérias

NÃO possui CARIOTECA

Células Procariontes

Célula Procarionte: Núcleo representado por um único cromossomo, não é circundado pela membrana celular;

Células Eucariontes

Dois aspectos principais as diferenciam da PROCARIONTE:

1. Apresenta uma membrana denominada MEMBRANA NUCELAR ou CARIOTECA (individualizando o núcleo);

2. Apresenta estruturas denominadas ORGANELAS (imersas, mergulhadas no hialoplasma “mitocôndrias, reticulo endoplasmático, complexo de golgi).

Células Eucariontes

Célula Eucarionte: Núcleo limitado pela membrana nuclear, apresentando no seu interior diversos cromossomos.

Vamos Praticar?

1. Qual o conceito de Microbiologia e explique a sua importância?

2. Classifique os seres vivos de acordo com as teorias dos cientistas.

3. Qual a diferença entre a célula procariótica e a célula eucariótica?

4. Qual o único microorganismo que não possui célula, chamado de acelular? Fale sobre ele.

REINO MONERA

BACTÉRIA

Bactérias (do grego bakteria, bastão) são organismos unicelulares, procariontes, que podem ser encontrados na forma isolada ou em colônias;

São microorganismos constituídos por uma célula, sem núcleo celular nem organelas membranares;

São um dos organismos mais antigos, com evidência de 3,8 bilhões de anos;

As bactérias são geralmente microscópicas ou submicroscópicas (detectáveis apenas ao microscópio eletrônico);

Suas dimensões variam de 0,5 a 5 micrómetros.

MORFOLOGIA

As bactérias classificam-se morfologicamente de acordo com a forma da célula e com o grau de agregação:

Coco : De forma esférica ou subesférica.

Bacilo : Em forma de bastonete (do género Bacillus)

Vibrião : Em forma de vírgula (do género Vibrio)

Espirilo : de forma espiral/ondulada (do género Spirillum)

Espiroqueta: Em forma acentuada de espiral

MORFOLOGIA

Quanto ao grau de agregação Apenas os Bacilos e os cocos formam colônias:

Diplococo : De forma esférica ou subesférica e agrupadas aos pares.

Estreptococos: Formam cadeia semelhante a um "colar".

Estafilococos : Uma forma desorganizada de agrupamento, formando cachos.

Sarcina : De forma cúbica, formado por 4 ou 8 cocos simetricamente postos.

Diplobacilos : Bacilos reunidos dois a dois.

Estreptobacilos : Bacilos alinhados em cadeia.

ESTRUTURA CELULAR A célula bacteriana, por ser procariótica, não possui organelas

membranares nem DNA organizado em verdadeiros cromossomas, como os das células eucariotas.

Estruturas da célula procariota: Os pili são microfibrilas proteicas que se estendem da parede

celular em muitas espécies Gram-negativas. Têm funções de ancoramento da bactéria.

Os plasmídeos são pequenas moléculas de DNA circular que coexistem com o nucleóide. São comumente trocados na conjugação bacteriana, protegendo a bactéria.

Os ribossomos procariotas são diferentes dos eucariotas e essas diferenças foram usadas para desenvolver antibióticos que só afetam os ribossomos bacterianos.

O citoplasma é preenchido pelo hialoplasma, um líquido com consistência de gel, semelhante ao dos eucariotas, com sais, glicose e outros açúcares, RNA, proteínas funcionais e várias outras moléculas orgânicas.

A membrana celular é uma dupla camada de fosfolípidos, com proteínas imersas.

A parede celular bacteriana é uma estrutura rígida que recobre a membrana citoplasmática e confere forma às bactérias.

Algumas espécies de bactérias têm uma camada de polissacarídeos que protege contra desidratação, fagocitose e ataque de bacteriófagos, chamada de cápsula.

O nucleóide consiste em uma única grande molécula de DNA com proteínas associadas, sem delimitação por membrana - portanto, não é um verdadeiro núcleo. O seu tamanho varia de espécie para espécie.

O flagelo é uma estrutura protéica que roda como uma hélice. Muitas espécies de bactérias movem-se com o auxílio de flagelos. Os flagelos bacterianos são muito simples e completamente diferentes dos flagelos dos eucariotas. Eles permitem o movimento da bactéria.

METABOLISMO SEGUNDO FONTES DE ENERGIA E CARBONO

Fonte de carbono de acordo com a fonte de átomos de carbono para a produção de suas moléculas orgânica, elas são classificadas em dois grandes grupos:

Autotróficas : As bactérias autotróficas obtêm suas moléculas de carbono apenas de dióxido de carbono (do próprio dióxido).

Heterotróficas : São bactérias que obtêm seus átomos de carbono de moléculas orgânicas que captam do ambiente. Além do gás carbônico ela precisa de um carboidrato.

Fonte de energia Bactérias podem utilizar como fonte de energia luz, substâncias inorgânicas ou orgânicas:

Luz: Como as bactérias que fazem fotossíntese ou fototróficas. Compostos químicos: Como as bactérias quimiotróficas. Composto inorgânico: litotróficas Composto orgânico: organotróficas

CRESCIMENTO E REPRODUÇÃO

As bactérias podem se reproduzir com grande rapidez, dando origem a um número muito grande de descendentes em apenas algumas horas;

A maioria delas reproduz-se assexuadamente, por cissiparidade, também chamada de divisão simples ou bipartição;

Nesse caso, cada bactéria divide-se em duas outras bactérias geneticamente iguais;

Em algumas espécies de bactérias pode ocorrer recombinação de material genético.

CLASSIFICAÇÃO GRAM

“Gram-Positivas” Quando a parede tem uma camada espessa de peptidoglicanos; mais resistentes;

• "Gram-Negativas" contém uma camada de lipídios no exterior da parede celular, então sua parede celular é composta por uma camada de peptidoglicanos e outra de lipídios que ficam mais externos;

Muitos antibióticos, incluindo a penicilina e seus derivados, atacam especificamente a parede celular das bactérias Grampositivas.

CLASSIFICAÇÃO GRAM

Gram-positivas: bactérias que possuem parede celular com uma única e espessa camada de peptidoglicanos. Pelo emprego da coloração de Gram, tingem-se na cor púrpura ou azul quando fixadas com cristal violeta, porque retêm esse corante mesmo sendo expostas a álcool.

Gram-negativas: bactérias que possuem uma parede celular mais delgada e uma segunda membrana lipídica - distinta quimicamente da membrana plasmática - no exterior desta parede celular. No processo de coloração o lipídio dessa membrana mais externa é dissolvido pelo álcool e libera o primeiro corante: cristal violeta. Ao término da coloração, essa células são visualizadas com a tonalidade rosa-avermelhada do segundo corante, safranina que lhes confere apenas a coloração vermelha.

IMPORTÂNCIA DAS BACTÉRIAS

Na indústria de alimentos:

Existem várias espécies de bactérias usadas na preparação de comidas ou bebidas fermentadas, incluindo as láticas para queijos, iogurte, vinho, salsicha, frios, azeitona, molho de soja, leite fermentado e as acéticas utilizadas para produzir vinagres.

Na ecologia:

Nitrobactérias: convertem o ar em compostos úteis para as plantas (fixação do nitrogênio);

Degradação da matéria orgânica pelas bactérias.

Na indústria farmacêutica:

Antibióticos, insulina, o hormônio do crescimento.

IMPORTÂNCIA DAS BACTÉRIAS

Na saúde humana O papel das bactérias na saúde, como agentes

infecciosos, é bem conhecido: o tétano, a pneumonia, a sífilis, a cólera e tuberculose;

A maior parte das infecções pode ser tratada com antibióticos e as medidas anti-sépticas podem evitar muitas infecções bacterianas, por exemplo, fervendo a água antes de tomar, lavar alimentos frescos ou passar álcool a 70% antes de realizar uma punção venosa;

A esterilização dos instrumentos cirúrgicos ou dentários é feita para os livrar de qualquer agente patogênico.

DOENÇAS CAUSADAS PELA BACTÉRIA

Tuberculose causada pelo baciloMycobacterium tuberculosis. Hanseníase: transmitida pelo bacilo de Hansen (Mycobacterium

lepra). Difteria: provocada pelo bacilo diftérico. Coqueluche: causada pela bactéria Bordetella pertussis. Pneumonia bacteriana: provocada pela bactéria Streptococcus

pneumoniae. Escarlatina: provocada pelo Streptococcus pyogenes. Tétano: causado pelo bacilo do tétano (Clostridium tetani). Leptospirose: causada pela Leptospira interrogans. Tracoma: provocada pela Chlamydia trachomatis. Gonorréia ou blenorragia: causada por uma bactéria, o gonococo

(Neisseria gonorrhoeae). Sífilis: provocada pela bactéria Treponema pallidum. Meningite meningocócica: causada por uma bactéria chamada de

meningococo. Cólera: doença causada pela bactéria Vibrio cholerae , o vibrião

colérico. Febre tifóide: causada pela Salmonella typhi.

VAMOS PRATICAR?

1. Cite 5 doenças tipicamente causadas por bactérias;

2. Cite alimentos tipicamente produzidos com a participação da bactéria;

3. Fale sobre a importância da bactéria.

4. Desenhe a célula procariota da bactéria, especificando suas estruturas citológicas (celulares).

VÍRUS

VÍRUS – CONCEITO E DEFINIÇÃO

Vírus é uma partícula protéica que pode infectar organismos vivos;

Podem infectar células eucarióticas (de animais, fungos, vegetais) e células procarióticas (de bactérias).

São parasitas intracelulares obrigatórios e isso significa que eles só se reproduzem pela invasão e possessão da célula;

Os vírus só se comportam como seres vivos quando estão no interior de células vivas. Somente então podem se reproduzir, originando novos vírus da mesma espécie. Fora delas, deixam de apresentar qualquer propriedade de vida;

Como são desprovidos de estrutura celular, os vírus não podem ser enquadrados em nenhum dos cinco reinos

A ESTRUTURA DO VÍRUS

Sua estrutura: são formados basicamente por uma ... Cápsula de proteína (cápsula protéica) - o

CAPSÍDEO – que contém, em seu interior, uma molécula de ácido nucléico, que tanto pode ser o DNA (ácido desoxirribonucléico) como o RNA (ácido ribonucléico), mas nunca OS DOIS JUNTOS.

Capsômeros – subunidades presentes dentro do capsídeo.;

Em alguns vírus, a cápsula é coberta por uma membrana lipídica, constituída da membrana plasmática da célula invadida pelo vírus.

O vírus é, na realidade, um grupo de genes "empacotados“ em proteínas.

É 100 a 200 vezes menor que a bactéria, causando várias doenças ao homem: as viroses!

A Reprodução de um Vírus de DNA Bacteriófago Invadindo a Célula da

Bactéria (VÍRUS BACTERIÓFAGO)

A reprodução envolve dois aspectos: a duplicação do material genético viral e a síntese das proteínas do capsídio;

O vírus entra na célula hospedeira, inibe o funcionamento do material genético da célula infectada e passa a comandar as síntese de proteínas;

Um dos vírus mais estudados é o bacteriófago ou fago, que ataca bactérias, reproduzindo-se em seu interior;

A reprodução: as fibras da cauda do vírus encaixam-se na membrana da bactéria : a cauda se contrai, injetando o DNA do vírus na célula.

CONCLUINDO

Uma vez no interior da célula, o DNA do vírus comanda a produção de uma enzima que inativa o DNA da bactéria;

O DNA do vírus assume assim o comando do metabolismo celular, usando os nucleotídeos, as enzimas da célula e sua energia para fabricar cópias IDÊNTICAS do seu DNA;

O DNA do vírus comanda também a síntese de proteínas da cápsula;

As novas cápsulas se associam às cópias do DNA, formando de 100 a 200 novos vírus;

Todo esse processo pode levar menos de meia hora e cada novo vírus formado pode infectar uma nova bactéria.

A Reprodução de um Vírus de DNA o Bacteriófago

LEMBREM-SE

Quando estão no interior de células vivas, os vírus apresentam certas propriedades dos seres vivos.

Fora das células, não possuem essas propriedades e permanecem tão inertes quanto um CRISTAL de moléculas orgânicas.

Por isso dizemos que os vírus são PARASITAS OBRIGATÓRIOS.

A Reprodução do Vírus de RNA – HIV/AIDS

Transcriptase Reversa Na maioria das vezes, o RNA do vírus orienta a

produção de moléculas de RNA nas células do hospedeiro, gerando novas células;

No caso do Retrovírus (causador do HIV-AIDS), o RNA sintetiza uma molécula de DNA que penetra no núcleo da célula hospedeira e se liga ao DNA da célula, formando o que se chama de um pró-vírus;

Este DNA poderá então orientar a produção de novas moléculas de RNA virais e das proteínas da cápsula;

Formam-se novos vírus que, ao saírem, levam lipídios da membrana da célula ao redor da cápsula.

Doenças Virais

Vamos Praticar?

1. O que é o VÍRUS? Como eles se comportam? Fale sobre a sua estrutura.

2. Cite uma defesa natural contra o vírus.

3. Cite três medidas preventivas contra a AIDS.

4. Cite 5 (cinco) doenças causadas pelo vírus.

REINO FUNGI

FUNGO – CONCEITO

Pluricelulares, eucarióticos, heterotróficos e utilizados em biotecnologia.

Estruturas heterotróficas (nutrição por absorção ou ingestão) que obtém seu alimento, a partir da matéria orgânica;

São decompositores ou parasitas dos seres vivos (nutrição absortiva);

Durante muito tempo, os fungos foram considerados como vegetais e, somente a partir de 1969, passaram a ser classificados em um reino à parte – REINO FUNGI

Os fungos apresentam um conjunto de características próprias que permitem sua diferenciação das plantas:

não sintetizam clorofila; não tem celulose na sua parede celular (exceto alguns fungos

aquáticos); não armazenam amido como substância de reserva.

FUNGO – CONCEITO E DEFINIÇÃO

Os fungos são seres vivos eucarióticos; Possuem apenas um núcleo (como as leveduras) ou podem ser

multinucleados filamentosos (como os bolores); Seu citoplasma contém mitocôndrias e retículo endoplasmático

rugoso; Suas células possuem vida independente e não se reúnem para

formar tecidos; Reserva Energética: Glicogênio (característico dos animais); Digestão extracorpórea e absorção celular de matéria orgânica

digerida do meio ambiente.

HABITAT

Os fungos vivem e se reproduzem em lugares úmidos e escuros;

Encontram-se no solo, na água, nos vegetais, em animais, no homem e em detritos, em geral;

O vento age como importante veículo de dispersão de seus fragmentos de hifa;

ESTRUTURA

Possuem um corpo vegetativo chamado talo ou soma que é composto de um conjunto de finos filamentos unicelulares chamados HIFAs.

Estas hifas geralmente formam uma rede microscópica junto ao substrato (fonte de alimento), chamada MICÉLIO, por onde o alimento é absorvido;

Usualmente, a parte mais evidente de um fungo são corpos frutificantes ou ESPORÂNGIOS (as estruturas reprodutivas que produzem os esporos);

Respiração

Aeróbia (respiração) ou anaeróbia (fermentação) facultativa como as leveduras que realizam a fermentação como o Saccharomyces cerevisae, utilizados na fabricação de vinhos e cerveja e do pão.

Reprodução

Assexuada:

Brotamento;

Fragmentação.

Reprodução Assexuada

Fragmentação: um micélio se fragmenta originando novos micélios;

Brotamento ou gemulação: os brotos (gêmulas) normalmente se separam do genitor mas, eventualmente, podem permanecer grudados, formando cadeias de células;

Ascomycota (levedura)

São responsáveis por estragarem alimentos formando bolores com coloração verde-azulados, vermelhos e marrons;

Ascomycota (levedura) As células de leveduras se reproduzem de maneira

diferente, produzindo células filhas descendentes ou por brotamento.

Deutoromycota (deuteromicetos)

Reprodução assexuada; Divisões celulares por mitose; Encontrados sob a forma de conídios, hifas no ambiente, como

solo, sobre plantas e animais, em ecossistemas aquáticos, no ar, associados a insetos ou crescendo nos produtos fabricados pelo homem;

A esse grupo pertencem diversas espécies de Penicillium (entre as quais a que produz penicilina).

Vamos Praticar

1. Cite 3 (cinco) alimentos produzidos com a participação de fungos.

2. Fale sobre a importância dos fungos nos diversos setores bem como as doenças que podem surgir em decorrência da presença deste microorganismo.

3. Qual a fonte de alimentação dos fungos?

4. Apresente duas características dos fungos que demonstrem serem eles pertencentes a outro reino que não o Reino Plantae.

Diferença básica entre bactérias, vírus, fungos e protozoários

Bactérias: unicelulares, procarióticas, sem organelas membranares, vivem isoladas ou em colônias.

Vírus: acelulares, não possuem metabolismo próprio, não possuem maquinaria própria, altamente mutagênicos, são parasitas obrigatórios da célula (não é considerado um ser vivo por muitos cientistas).

Fungos: Os fungos são organismos eucariontes, majoritariamente multicelulares, embora alguns possam ser unicelulares (leveduras). Todos os fungos são heterotróficos, possuem organelas.

Protozoários: (São unicelulares como as bactérias, mas possuem (assim como as células de plantas e animais) organelas, que ajudam a processar nutrientes e gerar energia, são eucariontes principalmente heterotróficos (que não realizam a fotossíntese), mas incluindo alguns autotróficos e com locomoção própria, quer utilizando cílios ou flagelos, quer com movimento amebóide (mudando a forma do corpo pela emissão de pseudópodes, ou seja "falsos pés").

Referência

MINISTÉRIO DA SAÚDE. PROFAE. Parasitologia e Microbiologia. Módulo 1. Brasília – DF, 2003.

MURRAY P. R. Microbiologia Médica. Editora Mosby. Ano 2006.