CITOLOGIA E FISIOLOGIA DA CÉLULA BACTERIANA. Prof a. Dr a. Vânia Lúcia da Silva

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1 CITOLOGIA E FISIOLOGIA DA CÉLULA BACTERIANA Prof a. Dr a. Vânia Lúcia da Silva

2 A primeira pessoa a relatar a observação de estruturas com um microscópio foi o inglês Robert Hooke em microscópio rudimentar - estruturas celulares de plantas e fungos. Início da teoria celular. Apesar disso, pode-se dizer que a Microbiologia teve seu início com as observações feitas por Antonie van Leewenhoek - lentes que atingiam a resolução de 300 a 500 vezes, permitiram-lhe a descoberta de um mundo desconhecido ao permitir a observação de algas, protozoários, leveduras e bactérias maiores publicação da primeira representação de uma bactéria. Leeuwenhoek surpreendeu o mundo científico declarando que os microrganismos que observava eram vivos por apresentarem movimento ativo e intenso Leeuwenhoek observou que o fermento consistia de partículas globulares diminutas, as leveduras, e ainda descobriu e descreveu o parasita intestinal Giardia lamblia que isolou de suas próprias fezes em um episódio de diarréia.

3 O progresso da Microbiologia ficou vinculado ao desenvolvimento de instrumentos e técnicas pertinentes ao seu estudo, tais como microscópios com maior poder de resolução e técnicas de cultivo e coloração de estruturas celulares. A Microbiologia como Ciência começa a ter um verdadeiro avanço a partir de meados do século XIX, com o desenvolvimento de microscópios de alta qualidade juntamente com o aperfeiçoamento de técnicas de esterilização, cultivo de microrganismos e técnicas citológicas.

4 Nessa época, o químico francês Louis Pasteur e o médico alemão Robert Koch desenvolveram estudos que estabeleceram as bases da Microbiologia como ciência experimental estruturada e especializada. A Microbiologia deixa de ser uma ciência meramente descritiva para centrar-se no estudo da complexidade estrutural, fisiológica, genética e ecológica dos microrganismos, bem como das inúmeras atividades por eles desempenhadas. Estes avanços determinaram o desdobramento da Microbiologia em disciplinas especializadas, como a Bacteriologia, a Micologia, a Parasitologia, a Virologia e a Imunologia

5 Em 1857 Pasteurização Pasteur descobriu microrganismos que contaminavam e deterioravam o vinho destinado às tripulações dos navios da Marinha francesa, tornando-o impróprio para consumo. Deduziu que, se o vinho fosse aquecido até uma temperatura que não afetasse seu sabor e que, ao mesmo tempo, matasse os microrganismos contaminantes, este não mais se deterioraria. Pasteur também descobriu que as leveduras presentes no vinho eram as responsáveis pela produção do conteúdo alcoólico da bebida. A descoberta permitiu que a indústria monitorasse a qualidade do vinho controlando as leveduras que fermentavam o suco de uvas. Ao investigar a cólera aviária, Pasteur inoculou galinhas com uma cultura velha do patógeno e as aves não morreram - as bactérias da cultura velha não eram mais patogênicas. Posteriormente inoculou as mesmas galinhas com doses letais de uma cultura fresca do patógeno e, novamente, as aves não morreram. As culturas velhas tinham imunizado as galinhas e as bactérias mantidas sob condições adversas perderam a capacidade de causar doença mas retinham a capacidade de imunizar um hospedeiro. Produção de vacinas contra doenças como o carbúnculo e a raiva.

6 No final da década de 1870, Koch interessou-se pelo carbúnculo. Analisando sangue de vítimas do carbúnculo ao microscópio, observou a presença de uma bactéria de grandes dimensões. Desenvolvendo técnicas microbiológicas, Koch conseguiu isolar a bactéria. Animais sadios inoculados com a bactéria purificada apresentavam os sintomas clássicos do carbúnculo. A partir do sangue destes animais, Koch re-isolou mesma bactéria. Ele repetiu o experimento, sempre re-isolando a bactéria dos animais experimentalmente infectados até que tivesse certeza que tinha encontrado o agente da doença. Koch também descobriu os agentes etiológicos da cólera e da tuberculose, as bactérias Vibrio cholerae e Mycobacterium tuberculosis, respectivamente. A bactéria M. tuberculosis é ainda hoje denominada bacilo de Koch. Seus estudos, combinados com os de Pasteur, estabeleceram a Teoria do Germe da Doença.

7 Em 1877, Koch formulou um conjunto de postulados os quais afirmava deveriam ser adotados para que se aceitasse uma relação entre um microrganismo em particular e uma doença. Postulados de Koch: 1. O mesmo patógeno deve estar presente em todos os casos da doença; 2. O patógeno deve ser isolado do hospedeiro doente e crescer em cultura pura; 3. O patógeno deve causar a doença quando inoculado em animal saudável; 4. O patógeno deve ser isolado do animal inoculado e deve ser o organismo original.

8 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO DOS ORGANISMOS

9 Linnaeus Primeiro sistema de classificação de microrganismos 1753 (Carollus Linnaeus) Domínio (Reino) - Divisão (filo) Classe Ordem Família Gênero Espécie Domínio Animália (animais e protozoários) Constituído por seres não-fotossintéticos, móveis e sem parede celular Plantae (plantas, algas, bactérias e fungos) Constituído por organismos fotossintéticos, imóveis e com parede celular

10 Haeckel Tentativa de acomodar melhor os microrganismos 1866 (Ernest Haeckel) Organismos unicelulares de organização simples terceiro reino => PROTISTA Animália (animais) Plantae (plantas e algas multicelulares) Protista (algas unicelulares, bactérias protozoários e fungos)

11 Whittaker Desenvolvimento da microscopia e técnicas bioquímicas 1969 (Robert H. Whittaker) Cinco reinos relacionados com estrutura celular e forma de obtenção de nutrientes Animália (animais) Plantae (plantas) Protista (algas e protozoários) Fungi (fungos) Monera (procariotas)

12 ÁRVORE FILOGENÉTICA DA VIDA Classificação dos seres vivos, de acordo com Whittaker (1969)

13 Woese Sistema de classificação fundamentado no argumento de que a divisão dos microrganismos em procariotos e eucariotos era insuficiente 1991 (Carl R. Woese) Divisão dos procariotos em Archae e Bacteria - seqüência do RNAr 16S e 18S Archaea (procariotas) Bacteria (procariotas) Eukarya (eucariotas: fungos, algas, protozoários, plantas e animais) As archaea são procariotas porque não possuem núcleo envolvido por membrana, mas possuem lipídios e ácidos nucléicos ribossomais diferentes das bactérias e dos eucariotos

14 ÁRVORE FILOGENÉTICA DA VIDA Classificação dos seres vivos, de acordo com Woese (1991)

15 PRINCIPAIS GRUPOS DE PROCARIOTOS Domínio Bacteria Grande variedade fisiológica e morfológica. Diferentes tipos nutricionais quanto a fonte de carbono, energia e fatores ambientais (oxigênio, ph, temperatura e pressão osmótica) são encontrados. Os principais grupos filogenéticos estão agrupados em 16 filos ou divisões Domínio Archaea Bactérias com características altamente especializadas capazes de resistir a altas temperaturas, concentrações de sal e valores extremos de ph. Metabolizadores incomuns como redutoras de sulfato e metanogênicas. Os principais grupos filogenéticos estão agrupados em 2 filos. Mais 2 filos foram descobertos e compõe formas de vida primitivas e as menores já descobertas

16 Proteobactérias Espiroquetas Deinococos Bactérias hipertermófilas Flavobactérias Cianobactérias e Proclorófitas DOMÍNIO EUBACTERIA Cytophaga Chlamydia Planctomyces Nitrospira e Deferribacter Bactérias Gram positivas Verrucomicrobios Bactérias verdes sulfurosas Bactérias verdes não-sulfurosas

17 Halófitas Euryarchaeota Termófilas Metanogênicas DOMÍNIO ARCHAE Crenarchaeota

18 MORFOLOGIA BACTERIANA BACTÉRIAS - células procariontes, constituindo os menores seres vivos e os mais simples estruturalmente, embora complexos e diversificados do ponto de vista bioquímico e metabólico - ADAPTAÇÃO Características básicas dos procariontes: Ausência de compartimentos dentro da célula - metabólitos dispersos no citoplasma; Ausência de núcleo verdadeiro - cromossomo bacteriano disperso no citoplasma Morfologia Bacteriana: As células bacterianas são caracterizadas morfologicamente pelo seu tamanho, forma e arranjo. Tamanho: 0,3 /0,8 µm até 10/25 µm. As espécies de interesse médico variam entre 0,5 a 1,0 µm por 2 a 5 µm. Forma e arranjo: - Cocos (formas esféricas): grupo homogêneo em relação a tamanho, sendo células menores (0,8 a 1,0 µm).

19 Diplococos: cocos agrupados aos pares. Ex.: Neisseria (meningococo) Tétrades: agrupamentos de quatro cocos Sarcinas: agrupamento de oito cocos em forma cúbica. Ex.: Sarcina Estreptococos: cocos agrupados em cadeias. Ex.: Streptococcus Estafilococos: cocos em grupos irregulares, lembrando cachos de uvas. Ex.: Staphylococcus

20 Bacilos ou bastonetes: cilíndricos, forma de bastão, podendo ser longos ou delgados, pequenos e grossos, extremidade reta, afilada, convexa ou arredondada. Diplobacilos: bastonetes agrupados aos pares. Estreptobacilos: bastonetes agrupados em cadeias. Paliçada: bastonetes agrupados lado a lado como palitos de fósforos.

21 Formas helicoidais ou espiraladas: células de forma espiral. Espirilos: possuem corpo rígido e se movem às custas de flagelos externos, dando uma ou mais voltas espirais em torno do próprio eixo. Espiroquetas: são flexíveis e locomovem-se às custas de filamentos axiais (flagelos periplasmáticos), podendo das várias voltas completas em torno do próprio eixo. Ex.: Gênero Treponema Formas de transição Bacilos muito curtos: cocobacilos. Ex.: Prevotella Espirilos muito curtos, assumindo formas de vírgula: vibriões. Ex.: Vibrio cholerae

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