HISTÓRICO, CLASSIFICAÇÃO DOS MICRO-ORGANISMOS E APLICAÇÕES DA MICROBIOLOGIA. Microbiologia Profª. Daniele Ruela Mendes

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1 HISTÓRICO, CLASSIFICAÇÃO DOS MICRO-ORGANISMOS E APLICAÇÕES DA MICROBIOLOGIA Microbiologia Profª. Daniele Ruela Mendes 1

2 Objetivos da aula Listar os principais grupos de micro-organismos e suas respectivas características Reconhecer o sistema de nomenclatura científica Descrever a importância dos micro-organismos nos diversos ramos e áreas de aplicação da microbiologia Citar fatos históricos que contribuíram para o estabelecimento da Microbiologia como ciência Comparar as teorias da geração espontânea e biogênese Identificar a importância dos postulados de Koch 2

3 O que a Microbiologia tem a ver com você? 3

4 Micro-organismos Germe e micróbio grupo de criaturas minúsculas É um animal, vegetal ou mineral? Doenças graves (Aids), infecções... Minoria dos micro-organismos é patogênica 4

5 Microbiologia Mikros (pequeno) + bio (vida) + logos (estudo) Estudo dos micro-organismos e suas atividades Forma, estrutura, reprodução, fisiologia, metabolismo e identificação Distribuição natural Relações recíprocas e com outros seres vivos Efeitos benéficos e prejudiciais para o homem Alterações físicas e químicas que provocam no ambiente onde vivem 5

6 Tipos de micro-organismos Seres vivos minúsculos que são, em geral, individualmente muito pequenos para serem visualizados a olho nu 6

7 Bactérias Procariotos (sem envoltório nuclear) Unicelulares Parede celular com peptideoglicano Reprodução por fissão binária 7

8 Arqueias (Archaea) Procariotos Unicelulares Similares a bactérias, diferença está na parede celular (sem peptideoglicano) Habitam ambientes extremos Ambientes salinos - halofílicas extremas (ex. Mar Morto) Altas temperaturas - termofílicas extremas (ex. fontes termais) 8

9 Fungos Eucariotos (envoltório nuclear presente) Parede celular composta de quitina Unicelulares (leveduras) ou multicelulares (mofos, bolores) hifa micélio 9

10 Protozoários Eucariotos Unicelulares Motilidade por meio de pseudópodes, flagelos ou cílios Vida livre ou parasitas 10

11 Algas Eucariotos Realizam fotossíntese Parede celular composta de celulose Algas estudadas em Microbiologia são geralmente unicelulares 11

12 Vírus Acelulares (não são compostos por células) Estrutura simples: uma molécula de DNA ou RNA + capa proteica Incapazes de se reproduzir autonomamente: necessitam da maquinaria celular de outro organismo > parasitas obrigatórios A rigor, os vírus não são considerados seres vivos pois são inertes fora dos organismos hospedeiros Ebola 12

13 Quais grupos de micro-organismos são procariotos? Quais são eucariotos? 13

14 Classificação de micro-organismos Procariotos: bactérias, arqueias Eucariotos: fungos, protozoários, algas Antes da descoberta dos micro-organismos, todos os organismos eram agrupados no reino animal ou vegetal Sistema proposto por Carl Woese em 1978 incluiu os seres vivos em 3 domínios baseados na sua organização celular 14

15 Os três domínios da vida 1. Bacteria Procariotos com parede celular contendo peptideoglicano 2. Archaea Procariotos em que a parede celular, se presente, não contém peptideoglicano 3. Eukarya Eucariotos, que incluem: Fungos (leveduras, bolores e cogumelos) Protistas (protozoários e algas unicelulares) Plantas Animais 15

16 Nomenclatura de espécies microbianas Sistema binomial (Linnaeus, 1735): designa para cada organismo dois nomes Gênero (inicial maiúscula) + epíteto específico (inicial minúscula) Nomes científicos devem sempre ser escritos em: itálico ou sublinhado Escherichia coli ou E. coli (quando já foi mencionado no texto) Penicillium roquefortii ou P. roquefortii Quando não se identifica a espécie, utiliza-se a abreviação sp. (= espécie) Salmonella sp. ou Salmonella sp. (uma espécie de Salmonella) A abreviação spp. (= espécies) é usada para citar várias espécies de um gênero Bacillus spp. (várias espécies de Bacillus) 16

17 As bactérias Gram-positivas foram as mais frequentes nas culturas, sendo o Staphylococcus sp. coagulase-negativa em 36,4% das amostras (ANDRADE et al., 2005). Assim, Mimica et al., em 1996, em hospitais universitários na capital de São Paulo, encontraram cerca de 3% de Enterococcus sp. com resistência intermediária à vancomicina e sensibilidade à teicoplanina... (TAVARES W, 2000). Foram avaliados: o total de bactérias, as bactérias ácidolácticas, Vibrio ssp. e Pseudomonas ssp. (JATOBÁ et al., 2008) 17

18 Uma breve história da microbiologia 18

19 Primeira observação de células Uma das mais importantes descobertas na história da biologia 1665: microscópio muito simples Robert Hooke Observação de uma fina fatia de cortiça As menores unidades vivas eram pequenas caixas, ou células Início da teoria celular: Todas as coisas vivas são compostas por células 19

20 Primeiras observações de micro-organismos Antony van Leeuwenhoek ( ) Holandês, comerciante e cientista amador Construiu mais de 400 microscópios Ampliação 300x 20

21 Primeiras observações de micro-organismos Anton van Leeuwenhoek 1673 e escreveu várias cartas para a Sociedade Real de Londres descrevendo os animálculos encontrados em água de chuva, fezes e material raspado dos dentes Representações de bactérias e protozoários 21

22 O debate sobre a geração espontânea Qual a origem dos seres vivos? Até a segunda metade do século XIX muitos cientistas e filósofos acreditavam que formas de vida podiam surgir espontaneamente da matéria morta > geração espontânea As pessoas acreditavam que: Solo úmido gerava sapos, cobras e camundongos Estrume gerava moscas Corpos em decomposição geravam larvas de insetos 22

23 O debate sobre a geração espontânea Francesco Redi oponente G.E. Físico italiano ( ) 1668: Larvas de insetos não surgiam espontaneamente de carne apodrecida Pessoas passaram a acreditar que organismos grandes não podiam ser gerados espontaneamente Mas e os animálculos? Ar? 23

24 O debate sobre a geração espontânea 1745: John Needham Cientista inglês Mesmo após aquecer caldos nutrientes (caldo de galinha ou milho) antes de colocá-los em frascos fechados, as soluções resfriadas eram logo ocupadas por micro-organismos Concluiu que os micróbios desenvolviam-se espontaneamente a partir de caldos 20 anos mais tarde... 24

25 O debate sobre a geração espontânea Lazzaro Spallanzani Cientista italiano Micro-organismos do ar teriam entrado nas soluções de Needham após estas terem sido fervidas Demonstrou que caldos nutrientes aquecidos após serem lacrados em um frasco não apresentavam desenvolvimento microbiano Needham respondeu alegando que a força vital necessária para a geração espontânea tinha sido destruída 25

26 A teoria da biogênese 1858: Rudolf Virchow Cientista alemão Desafiou a geração espontânea e introduziu o conceito de biogênese: Células vivas poderiam surgir somente de células vivas preexistentes 1861: Louis Pasteur fornece a prova definitiva contra a geração espontânea 26

27 O experimento de Pasteur Refutou a teoria da geração espontânea Demonstrou a presença de micro-organismos no ambiente Vida microbiana pode ser destruída pelo calor Introduziu a ideia de técnicas assépticas 27

28 Período de ouro da Microbiologia Explosão de descobertas na microbiologia inspiradas pelo trabalho de Pasteur Descoberta dos agentes etiológicos de várias doenças Estabelecimento do papel da imunidade na prevenção e cura de doenças Estudos intensos da atividade bioquímica dos micro-organismos Aperfeiçoamento de técnicas de cultivo, microscopia, desenvolvimento de vacinas e técnicas cirúrgicas 28

29 Uma breve história da Microbiologia 29

30 Fermentação e Pasteurização Uma das etapas que estabeleceu a relação entre micro-organismos e doenças Pasteur Estudo da deterioração (azedamento) de vinhos e cervejas Leveduras na ausência de ar Açúcar álcool (fermentação) Bactérias Álcool ácido acético (vinagre) Propôs aquecimento das bebidas a temperatura suficiente para matar a maioria das bactérias que causavam deterioração > pasteurização Princípio amplamente utilizado na indústria de alimentos (leite, bebidas alcoólicas) 30

31 Teoria do germe da doença Os micro-organismos podem causar doenças Doenças eram tidas como castigo Como micróbios invisíveis poderiam viajar pelo ar e infectar plantas e animais, ou permanecer em roupas e camas para serem transmitidos de uma pessoa para outra? 1860: Joseph Lister - aplicou a teoria do germe nos procedimentos médicos. Utilização de desinfetantes (fenol) para o tratamento de ferimentos cirúrgicos 1876: Robert Koch - Primeira prova de que bactérias causavam doenças Descoberta de que o antraz em rebanhos de gado e ovelha era causado por Bacillus anthracis Estabeleceu sequência de etapas para relacionar um micro-organismo a uma doença 31

32 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 cultivado em cultura pura. 3. A cultura pura do patógeno deve produzir a doença quando injetada num animal susceptível sadio. 4. O patógeno deve ser isolado do animal inoculado e demonstrado ser igual ao organismo original. 32

33 Vacinação 1796: Edward Jenner iniciou um experimento para descobrir um modo de proteger as pessoas da varíola Jovem que trabalhava na ordenha de vacas não contraía varíola porque já tinha estado doente de varíola bovina, uma doença mais branda que a varíola Teste em criança de 8 anos - alguns dias, a criança estava com uma forma amena da doença, mas se recuperou e nunca mais contraiu a varíola O processo foi chamado de vacinação, do latim vacca 1880: Louis Pasteur descobriu como a vacinação funcionava Culturas avirulentas (incapazes de causar doença) de bactérias da cólera de aves podem ser utilizadas para prevenir doenças induzir imunidade contra infecções subsequentes por seus companheiros virulentos 33

34 Antibióticos 1928: Alexander Fleming > Observação de colônias de fungos contaminando placas com culturas de Staphylococcus aureus Penicillium notatum Penicilina Milhares de vidas salvas durante a 2ª Guerra Mundial Substâncias químicas produzidas naturalmente por bactérias e fungos que agem contra outros micro-organismos 34

35 Aplicações da Microbiologia Micro-organismos na agricultura Simbioses: rizóbios/leguminosas, micorrizas Nutrição animal Ruminantes Controle biológico de pragas Reciclagem de nutrientes na biosfera 35

36 Aplicações da Microbiologia Micro-organismos e a indústria de alimentos Fermentação alcoólica Alimentos: queijos, iogurtes, picles, etc. Micro-organismos e energia Etanol Metano (biogás) 36

37 Aplicações da Microbiologia Micro-organismos e o ambiente Ciclos biogeoquímicos (C, O, N) Biorremediação Tratamento de efluentes 37

38 Micro só no nome... Os micro-organismos contribuem com a maioria da diversidade biológica, complexidade metabólica e massa biológica total da terra! 38

39 Para finalizar... Leitura recomendada: Tortora, capítulo 1 > O mundo microbiano e você 39