Página 1 REPRODUÇÃO VIRAL VÍRUS ESTRUTURA VIRAL. (bacteriófago e suas estruturas proteicas.) A HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA

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1 A HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA A microbiologia é o estudo dos seres vivos que não são visíveis a olho nu. O desenvolvimento desta ciência trouxe grandes benefícios; tais como o uso de boas práticas de higiene e controle sanitário bem como o uso de antibióticos, identificação de micróbios, seus mecanismos de ação e patogenias causadas por eles em conjunto com seu tratamento e o desenvolvimento de técnicas de cultura de microorganismos que possam ser benéficos tanto na alimentação como para cura. Mesmo com tal progresso, a microbiologia pode obter incontáveis avanços a partir de estudos sobre o nicho ecológico e a história evolutiva destes seres. A classificação dos microorganismos se dá em observação de diversos pontos, tais como o estudo das propriedades dos micróbios que deram sua origem, conhecimento de suas limitações biológicas e oportunidades que determinaram sua evolução. Vários cientistas tentaram classificar estes seres, entre eles Haeckel, que em 1866, propôs uma divisão em que o reino Protista englobaria protozoários, fungos, algas e bactérias; já Whittaker, em 1969, classificou os seres vivos em cinco reinos: monera (bactérias e algas cianofíceas ou cianobactérias), protista (algas e protozoários), fungi (fungos e leveduras), plantae (vegetais) e animalia (animais). Esta seria a configuração dos reinos nos dias de hoje. VÍRUS Para muitos autores, os vírus nem mesmo são considerados seres vivos, pois sendo desprovidos de estrutura celular, não são enquadrados em nenhum dos cinco grandes reinos estudados na zoologia. Quando não estão parasitando uma célula, deixam de apresentar qualquer propriedade de vida, podendo inclusive se cristalizar, são nesses aspectos apenas moléculas orgânicas inertes. Apesar do fato dos vírus só exercerem uma característica vital, que é a capacidade de reprodução onde são apenas realizadas no interior de células vivas (parasitismo), essas estruturas moleculares podem provocar doenças nos seres vivos. (bacteriófago e suas estruturas proteicas.) (vírus HIV) REPRODUÇÃO VIRAL A reprodução de um vírus de DNA se difere completamente de um vírus de RNA, o vírus de DNA utiliza seu material genético para comandar a duplicação do seu DNA inutilizando o DNA da célula. O vírus de RNA (que chamamos de retrovírus) utiliza o RNA viral para comandar a síntese de proteínas na célula para a duplicação de seu material genético. O vírus de DNA possui dois ciclos reprodutivos, assim utilizaremos como exemplo os ciclos do bacteriófago. CICLO LÍTICO: consiste basicamente no encaixe das fibras caudais virais na membrana plasmática (ou parede celular) da célula como mostra a figura abaixo: Após a acoplagem do vírus na membrana, este libera seu DNA que comanda a síntese de uma enzima que inativa o DNA da célula. O vírus assume então o metabolismo total da célula duplicando apenas o DNA viral e a síntese de cápsulas proteicas, formando de 100 a 200 novos vírus, após esse processo, um dos genes virais produz uma enzima que destrói a membrana celular causando a ruptura da célula liberando novos vírus. Observe o esquema abaixo: ESTRUTURA VIRAL Sua estrutura consiste em uma cápsula protéica chamada capsídio que abriga em seu interior uma molécula de DNA ou RNA, nunca ambos. Essa é uma característica exclusiva dos vírus, pois todos os outros seres vivos apresentam os dois ácidos nucléicos em suas células. O fato dos vírus não apresentarem nenhuma estrutura para a duplicação de seu material genético bem como a síntese de proteínas (como ribossomos, enzimas e etc.), necessita utilizar estruturas celulares para a realização desse processo, isso faz com que o vírus seja um parasita intracelular obrigatório. Cada tipo de vírus apresenta uma especificidade com relação ao tipo de célula onde atua, esse ataque específico se dá pelo capsídio que consegue aderir apenas ás células com proteínas receptoras de membrana. Página 1

2 CICLO LISOGÊNICO: ocorre quando o DNA viral se liga ao DNA celular reproduzindo-se com ele a cada divisão celular. O DNA viral nesse estágio é conhecido como prófago, pois acaba produzindo uma proteína repressora que inibe a produção de novos vírus. OBS: Os vírus que realizam o ciclo lítico são chamados de virulentos e os vírus que realizam o ciclo Lisogênico, são chamados de temperados. REPRODUÇÃO DOS RETROVÍRUS Os vírus de RNA podem ser retrovírus quando apresentam a e enzima transcriptase reversa. Como vírus de RNA podemos citar os vírus do sarampo, Aids, raiva e outros mais. Temos como mais um membro desse grupo o vírus da gripe aviária H5N1. O vírus de RNA introduz seu material genético na célula e orienta a formação de uma molécula de DNA viral a partir do RNA que introduziu. Isso é um processo totalmente inverso ao que ocorre normalmente na célula, mas esse vírus consegue essa façanha graças à produção de uma enzima chamada transcriptase reversa. Dengue: transmitida pelo mosquito Aedes aegypti caracteriza-se por febre alta, manchas e dores no corpo e inflamação na garganta. Aids: transmitida através do ato sexual e de contato sanguíneo, caracteriza-se por cansaço, falta de ar, emagrecimento e manchas na pele. Uma vez instalado esse vírus no corpo essa doença torna-se fatal. REINO MONERA. De todos os seres vivos as bactérias são os menores e mais simples criaturas do planeta, e junto com as cianofíceas (algas azuis) são as únicas células procariontes conhecidas. MORFOLOGIA E FISIOLOGIA. Todos os representantes desse reino apresentam parede celular (envoltório rígido que protege a membrana plasmática) essa estrutura é formada de peptidoglicano (que são aminoácidos e polissacarídeos). No citoplasma, encontramos apenas o DNA, ribossomos e glicogênio (seu alimento), o DNA se apresenta em forma circular não estando ligado a proteínas como em seres eucariontes a visualização da anatomia de uma bactéria está representada abaixo. (Reprodução de retrovírus) OBS: A característica principal dos seres procariontes é a ausência de carioteca (membrana nuclear), por isso o material nuclear é disperso no citoplasma. Não existe um medicamento específico para vírus, mas possuímos defesas especificas contra eles que são os anticorpos e o interferon (proteína que protege o corpo contra vírus). Contamos também com defesas artificiais produzidas pelo homem como vacina, soros e algumas substâncias que auxiliam no tratamento da Aids e herpes que vão atuar na inativação da transcriptase reversa. ALGUMAS DOENÇAS CAUSADAS POR VÍRUS Gripe: caracterizada por coriza, obstrução nasal, e dores no corpo. Raiva: ataca o sistema nervoso e altera a contração dos músculos responsáveis pela deglutição e torna o ato de ingerir muito doloroso, daí o nome dessa doença também ser hidrofobia (essa doença é fatal). 2

3 (Exemplo de bactéria) (Exemplo de espirilo) (cárie) De acordo com sua forma as bactérias podem ser classificadas por: cocos (esféricos), bacilos (alongados), espirilos (espiral) e vibriões (curvos). Abaixo nós temos alguns exemplares de formas de bactérias. Algumas bactérias possuem a bacterioclorofila, que é um tipo de clorofila que resulta em uma espécie primitiva de fotossíntese onde não há a liberação de oxigênio, já que a água não é utilizada na reação e sim o gás sulfídrico. Juntos com os fungos, as bactérias são os principais decompositores do planeta. Bactérias que fazem quimiossíntese utilizam energia química para oxidação de minerais, como por exemplo, as bactérias que oxidam amônia, nitritos e nitratos, que fornecem aos vegetais e são importantes no ciclo do nitrogênio. RESPIRAÇÃO. Quanto à respiração podemos classificar as bactérias em: Bactérias aeróbias: Dependem de oxigênio para sobreviver. Bactérias aeróbias facultativas: Podem sobreviver com a presença de oxigênio, realizando a respiração aeróbia, caso contrário na ausência de oxigênio, utilizam a fermentação (processos anaeróbios) dessa forma a quantidade de energia adquirida é muito menor do que uma respiração aeróbia. Temos como exemplo os lactobacilos que na ausência de oxigênio, realizam a fermentação láctica, e são os responsáveis pela produção de iogurtes e queijos. Bactérias anaeróbias obrigatórias: Utilizam apenas a fermentação para obterem energia, se houver no ambiente uma alta concentração de oxigênio, essas bactérias ficarão intoxicadas e morrerão. Como exemplo nós temos o Bacilo do tétano. (bacilo do tétano: Clostridium tetani) NUTRIÇÃO. REPRODUÇÃO. A principal reprodução das bactérias é a divisão binária ou cissiparidade, onde uma célula se divide em duas células filhas de material genético idêntico a célula mãe (clones). A conjugação é um tipo de reprodução sexuada realizada por bactérias onde duas bactérias se ligam através de filamentos (pêlos sexuais) e trocam material genético DNA, após esse processo, as células se separam e possuem o DNA totalmente modificado. A isso se deve o fato de algumas bactérias espalharem uma resistência a determinados antibiótico para outras. A maioria das bactérias é heterotrófica por absorção, retirando moléculas orgânicas já digeridas no meio ambiente ou de seres que parasitam. As cianofíceas possuem a mesma clorofila encontrada nos vegetais, realizando assim o processo da fotossíntese. 3

4 (Conjugação de bactérias) DOENÇAS CAUSADAS POR BACTÉRIAS: Tuberculose: Ataca geralmente os pulmões causando expectoração com sangue. Hanseníase: Causa lesões na pele, mucosas e nervos. Tétano: Penetra na pele através de ferimentos, causa dor de cabeça, febre e contrações musculares. Sífilis: Doença sexualmente transmissível que causa danos no sistema nervoso podendo causar paralisia progressiva até a morte. Além da conjugação uma outra forma que as bactérias utilizam para alterar seu DNA é através da transdução onde vírus que se reproduzem dentro de uma bactéria podem sair contaminados por DNA bacteriano e acabam transportando-os para outra bactéria. É o que acontece com a bactéria Vibrio cholerae causadora da cólera. Essa bactéria é inofensiva naturalmente, mas quando parasitada pelo bacteriófago CTX-fi, que deixa segmentos de DNA codificante da enterotoxina, ela passa a causar essa enfermidade. Por fim temos o processo de transformação onde uma bactéria pode absorver material genético disperso no ambiente (por exemplo, de uma bactéria morta) e incorpora-lo ao seu DNA. CLASSIFICAÇÃO DE MONERAS: Filo Schizophita: São as bactérias Filo Cyanophyta: São as algas cianofíceas (algas azuis). (Exemplo de cianofícea do fitoplâncton marinho) Gonorréia: Uma DST que causa o aparecimento de pus nos órgãos sexuais e ardência ao urinar. (Esquema anatômico de bactérias) Importância das bactérias Existem em qualquer lugar: em ambiente aquático (dulcícola e marinho), solo, ar e no interior de organismos vivos. Doenças: muitas bactérias causam doenças em diversos seres vivos. Hanseníase, tuberculose, difteria, tétano, coqueluche, leptospirose, gonorreia, sífilis, botulismo, peste negra (bubônica), meningite meningocócica, salmonelas. Uso industrial: os lactobacilos são usados na fermentação lática (iogurte, queijo, leite fermentado) e acética (vinagre). Ecologia: são importantes na decomposição cadavérica, processo feito tanto aeróbico como anaeróbico, fazendo a compostagem (adubo orgânico). No ciclo do nitrogênio: fixação biológica do nitrogênio atmosférico, antes de fazer parte de aminoácidos, proteínas e ácidos nucleicos. Outras fazem a nitrificação, onde transformam amônia em nitrito e, posteriormente, em nitrato. As plantas só absorvem nitrogênio na forma de amônio ou nitrato. Há também as bactérias desnitrificantes, que devolvem o nitrogênio livre à atmosfera após a morte dos seres vivos. Engenharia genética e biotecnologia: na síntese de insulina humana e hormônio do crescimento. Vida latente: muitas bactérias são capazes de interromper o seu metabolismo quase a zero e entrar em condição de latência. É o caso das bactérias que podem formar esporos, como a do tétano e do botulismo. REINO PROTISTA (cianofícea) Contendo mais de 40 mil espécies, o reino protista é formado exclusivamente por seres unicelulares e eucariontes. Esse reino é formado por dois grandes grupos: os protozoários (heterotróficos) e algas unicelulares (autótrofos). 4

5 PROTOZOÁRIOS: - Características gerais: Quanto à nutrição: São heterotróficos, podendo ter uma vida livre ou agir como parasitas. Podem ingerir organismos unicelulares e digeri-los (heterotróficos por ingestão), ou absorvem moléculas orgânicas simples do ambiente (heterotróficos por absorção). Quanto à reprodução: Geralmente os representantes desse reino possuem reprodução do tipo assexuada por bipartição, outros indivíduos realizam a conjugação que aumenta a variabilidade genética da espécie. Quanto à forma cística: Quando as condições do meio são desfavoráveis à sobrevivência do protozoário, alguns deles possuem a capacidade de se tornarem cistos, o cisto funciona como um mecanismo de defesa e sobrevivência onde o indivíduo perde água diminuindo de volume, e perde também algumas organelas. Com isso, cria-se ao seu redor uma casca resistente. Quando o ambiente tornase favorável, o protista poderá desfazer o cisto e retomar seu ciclo. Quanto à classificação: Os filos do reino protista se classificam de acordo com o tipo de locomoção exercida pelo protozoário. Os filos serão vistos abaixo: Filo Rhizópoda: também chamados de sarcordíneos, possuem locomoção baseada na emissão de pseudópodes que são expansões citoplasmáticas que podem atuar tanto na locomoção como na captura de alimento. O principal representante desse grupo é a ameba que pode ser visualizada abaixo. Filo Ciliophora: Esses protistas detêm uma complexidade bem maior em nível de organelas, sendo essas semelhantes aos órgãos de seres mais complexos. Sua principal característica é a presença de cílios que atuam em sua locomoção, defesa e captura de alimento. O paramecium é o principal representante desse filo. As maiorias dos ciliados possuem vida livre, uma minoria é parasita, como por exemplo, o Balantidium coli, essa parasita humano ataca o intestino, tendo seu ciclo semelhante à amebíase. (paramecium) Filo Mastigophora: Também conhecidos por flagelados, esses protozoários possuem flagelos como estruturas de locomoção e captura de alimento. O principal representante desse filo é o tripanossomo, o causador da doença de chagas. Essa doença é causada pelo Trypanossoma cruzi, e possui como meio de transmissão o percevejo do gênero triatomídio, conhecido como barbeiro. O protozoário sai pelas fezes do barbeiro que penetram no orifício da picada. Primeiramente o parasita se aloja na pele onde perde os flagelos, reproduzindo-se por divisão binária. Os indivíduos resultantes dessa reprodução se dirigem aos órgãos, principalmente coração e fígado provocando lesões, podendo levar o doente a uma parada cardíaca. O ambiente ideal para a reprodução do barbeiro é em casas de pau-a-pique. (Trypanossoma cruzi) Alguns sarcordíneos podem atuar como parasitas sendo a Entamoeba histolytica a causadora da amebíase. Essa doença causa diarréia e lesões no intestino, podendo nos casos mais intensos atingir outros órgãos do corpo. A transmissão é feita pela ingestão de água contaminada ou de alimentos que contenham cistos da ameba. O ciclo da doença começa quando um doente libera suas fezes onde contém os cistos, cada cisto pode liberar cerca de três a quatro trofozoítos (Formas de indivíduos ativos), que se estabelecem na mucosa intestinal, acabando por lesioná-la atrás de hemácias para alimentação. Daí justifica-se o acentuado desânimo de doentes, pois além da desidratação, há perda de hemácias podendo haver anemia. (barbeiro) 5

6 Filo Sporozoa: Os representantes desse filo não possuem estruturas de locomoção, portanto todos os esporozoários são parasitas. Sua nutrição é realizada pela absorção de substâncias simples de células parasitadas. O plasmodium é o principal representante desse filo. O famoso causador da malária. Sua reprodução ocorre em divisão binária e uma divisão múltipla chamada esquizogonia. A malária é transmitida pelo mosquito do gênero Anopheles, no mosquito formas de plasmodium chamados de esporozoítos, se concentram na saliva. Ao sugar o sangue do homem, os esporozoítos são liberados junto com a saliva do mosquito, e no sangue se dirigem ao fígado e baço onde se reproduzem por esquizogonia. Com essa forma de reprodução forma-se plasmódios denominados merozoítos. Os merozoítos invadem as hemáciase fazem a esquizogonia novamente terminando por estourarem as hemácias provocando febre, calafrios, anemia profunda e sudorese. Com o tempo aparecem formas de plasmódios nas hemácias que não se dividem, são os gametócitos que são ingeridos pelo mosquito durante a picada. (Plasmodium falciparum) (Ciclo da malária) REINO FUNGI FUNGOS: DEFINIÇÕES Os fungos são seres eucariontes, unicelulares ou pluricelulares, heterotróficos e aeróbios ou anaeróbios facultativos (leveduras). Pertencem ao Reino Fungi, segundo a classificação de Robert Whittake em 1969 ou ao domínio Eukaryota, proposto por Thomas Cavalier-Smith em Os fungos apresentam estruturas microscópicas e macroscópicas e seus principais representantes são os bolores, mofos, levedos, cogumelos de chapéu (conhecidos popularmente como Champignon). Os produtos produzidos pelos fungos possuem grande importância econômica: - A penicilina foi o primeiro antibiótico descoberto por Fleming em 1929, cuja substância é produzida pelo fungo Penicillium. - Algumas espécies são comestíveis, conhecidas popularmente como Shitake, Shimeji, Champignon, dentre outros. Entretanto, outras são tóxicas como o Aspergillus flavus epodem ser encontradas na produção agrícola de milho, nozes, amendoim que libera a aflatoxina que são substâncias capazes de provocar câncer no fígado. - Os produtos do metabolismo energético, fermentação, da levedura Saccharomyces cerevisiae são utilizados tanto na produção do pão, onde o fermento biológico, que contém o extrato do fungo, libera dióxido de carbono na presença do açúcar, fazendo a massa do pão crescer. Esse fungo ainda é utilizado na produção de bebidas alcoólicas uma vez que o mesmo converte a glicose (açúcar) em etanol durante o processo de fermentação. Além disso, há espécies de fungos patogênicas que causam doenças denominadas micoses como, por exemplo, as frieiras, sapinho, histoplasmose, candidíase, dentre outras. Alguns fungos podem estabelecer associações com outros organismos, como algas e raízes, denominadas, respectivamente, líquens e micorrizas, sendo benéficas para ambas as partes, tal associação denominada mutualismo. MORFOLOGIA E REPRODUÇÃO Morfologia Os fungos pluricelulares são constituídos pelos corpos de frutificação, que correspondem à parte visível do cogumelo, responsável pela reprodução do fungo e o micélio que são vários filamentos, em que cada um é denominado de hifa. As hifas podem ser cenocíticas, possuem um citoplasma plurinucleado. Alguns fungos mais complexos apresentam hifas septadas (divididas), onde cada septo pode ter um (monocariótica) ou dois núcleos (dicariótica). A parede celular é formada de quitina. Reprodução Os fungos reproduzem-se assexuada e sexuadamente. A reprodução assexuada pode ser: (i) brotamento (seres unicelulares), (ii) fragmentação do micélio, onde um micélio se fragmenta originando muitos outros e (iii) esporulação, acima dos corpos de frutificação estão os esporângios que produzem os esporos, estruturas imóveis e resistentes a ambientes desfavoráveis. Já a reprodução sexuada requer a fusão de duas hifas haplóides, quando isso não ocorre, originam-se hifas geneticamente distintas denominadas dicários. 6

7 Reprodução assexuada das bactérias CLASSIFICAÇÃO Os fungos são classificados em quatro subdivisões: Zigomicetos vivem no solo, formam esporos flagelados e menos frequentemente ocorre a reprodução sexuada sem formação dos corpos de frutificação. Nesse grupo, encontramse os fungos que se associam com as raízes formando as micorrizas, envolvidas na produção do molho shoyu, hormônios anticoncepcionais e medicamentos antiinflamatórios. Ascomicetos formam o asco, estrutura produtora de esporos. O principal modo de reprodução dos ascomicetos é o assexuado, sendo por brotamento nos seres unicelulares e por esporulação nos pluricelulares, que na extremidade das hifas formam-se os conidióforos, estruturas que formam esporos denominados conídios. Nesse grupo, encontram-se as leveduras, os fungos que produzem a penicilina, alguns desses associam-se às algas formando os líquens, alguns atacam cereais como Claviceps purpúrea e a ingestão do mesmo causa ergotismo, provocando alucinações, convulsões, espasmos nervosos e até a morte. Basidiomicetos são os mais conhecidos como os cogumelos e orelhas-de-pau, alguns são comestíveis, entretanto outros contêm substâncias alucinógenas, outros atacam vegetais causando a doença denominada ferrugem. Embora possam se reproduzir assexuadamente, a reprodução sexuada é a mais frequente, onde duas hifas diploides fundem-se e formam hifas dicarióticas que crescem e formam o corpo frutífero (chapéu), chamado basidiocarpo. Na parte inferior dessa estrutura, as hifas fundem-se formando núcleos diploides que sofrem meiose, originando quatro núcleos haplóides que se direcionam para a ponta da hifa que cresce e forma uma projeção denominada basídio que irá originar os esporos chamados basidiósporos, que germinam e reiniciam o ciclo. - Tinea da cabeça: micose superficial que se desenvolve no couro cabeludo, formando falhas no cabelo. Contagiosa, é muito comum em crianças. - Tinea da virilha: micose superficial que causa bastante coceira. Atinge pernas e virilhas. - Pitiríase versicolor: micose superficial que atinge principalmente áreas com grande oleosidade. Formam manchas brancas com presença de descamação. - Candidíase: doença causada por fungos que pode afetar tanto a pele quanto as membranas mucosas. Dependendo da região afetada ela poderá ser classificada como candidíase oral, intertrigo, vaginal, onicomicose ou paroníquia. - Histoplasmose: infecção fúngica. - Onimicose (micose das unhas): infecção causada por fungos e que atinge as unhas. Como evitar Em geral, para evitar o aparecimento de doenças causadas por fungos, devemos seguir alguns procedimentos básicos: - Enxugar bem todas as partes do corpo ao sair do banho; - Usar roupas frescas e bem limpas, principalmente na época de altas temperaturas; - Não andar descalço em locais úmidos e de grande circulação de pessoas (vestiários, saunas, etc.); - Não compartilhar instrumentos de manicure; - Evitar usar meias de tecidos sintéticos. As de algodão são as mais recomendadas; - Evitar contato físico com pessoas que estão com doenças de pele (muitas micoses são contagiosas); - Em caso de suspeita, procurar rapidamente um dermatologista ou médico clínico geral. Identificar e tratar com rapidez doenças deste tipo é fundamental para que ela não aumente e possa se espalhar pelo corpo. Deuteromicetos são também denominados fungos imperfeitos, pois não realizam reprodução sexuada. Muitas espécies são patogênicas como é o caso daqueles que causam a fieira, candidíase, sapinho, dentre outras. Introdução Muitos tipos de fungos ao se instalarem no corpo humano podem provocar doenças. Grande parte destes fungos buscam locais quentes e úmidos no corpo para se desenvolverem. Estes fungos costumam se instalar na pele, couro cabeludo e unhas. Principais doenças causadas por fungos - Tinea do corpo: micose superficial da pele, caracterizada por machas arredondadas com presença de coceira. 7