INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA AULA 1

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1 INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA AULA 1

2 Conteúdo da Aula 1 1- Definições 2- Microrganismos como células 3- Impacto nos seres humanos 4- Histórico

3 DEFINIÇÃO DE MICRORGANISMOS Organismos vivos ou agentes que na maioria dos casos não são visualizados a olho nu.

4 Ciência que estuda os microrganismos; MICROBIOLOGIA Podem ser encontrados como células únicas ou agrupamentos celulares; Também está incluído os vírus seres microscópicos, de natureza acelular.

5 MICROBIOLOGIA COMO CIÊNCIA Está associada ao estudo das células vivas e seu funcionamento; Estuda a diversidade e a evolução dos microrganismos; Estuda o papel dos microrganismos no mundo.

6 ABORDAGENS DA MICROBIOLOGIA CIÊNCIA BIOLÓGICA BÁSICA oferece ferramentas de pesquisa mais acessíveis ao estudo dos processos biológicos na natureza; CIÊNCIA BIOLÓGICA APLICADA lida com problemas práticos da medicina, agricultura e indústria.

7 IMPORTÂNCIA DOS MICRORGANISMOS Na ausência de microrganismos, as formas de vida superiores nunca poderiam ter surgido e se mantido. Principais marcos na história da vida: 3,7 bilhões de anos: Origem da vida 3,5 bilhões de anos: Fóssil do procarionte mais antigo 2,7 bilhões de anos: Acúmulo de O 2 produzido pelas cianobactérias 2,6 bilhões de anos: Primeiros organismos terrestres 1,5 bilhões de anos: Fóssil eucarionte mais antigo

8 IMPORTÂNCIA DOS MICRORGANISMOS Os homens, outros animais e plantas estão intimamente associados às atividades microbianas. 1% 99% BENÉFICOS OU INÓCUOS Benéficos ou inócuos PATOGÊNICOS Patogênicos

9 MICRORGANISMOS COMO CÉLULAS A célula corresponde à unidade fundamental do ser vivo; Uma única célula corresponde a uma entidade, Uma única célula corresponde a uma entidade, separada das outras por uma membrana (ou parede celular), contendo uma variedade de compostos químicos e estruturas subcelulares em seu interior.

10 CÉLULA PROCARIONTE

11 CÉLULA EUCARIONTE

12 CÉLULAS PROCARIOTE X EUCARIONTE Células procariontes Células eucariontes Envoltório nuclear Ausente Presente DNA Desnudo Combinado com proteínas Cromossomas Únicos Múltiplos Nucléolos Ausentes Presentes Divisão Fusão binária Mitose e meiose Ribossomas 70S * (50S + 30S) 80S (60S + 40S) Endomembranas Ausentes Presentes Mitocôndrias Ausentes Presentes Cloroplastos Ausentes Presentes em células vegetais Parede celular Não celulósica Celulósica em células vegetais Exocitose e endocitose Ausentes Presentes Citoesqueleto Ausente Presente DE ROBERTIS - HIB - Bases da Biologia Celular e Molecular, 3ª edição, Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2001

13 MICRORGANISMOS COMO CÉLULAS Internamente à membrana celular encontram-se várias estruturas e compostos químicos que permitem o funcionamento celular; Estruturas chave: núcleo ou nucleóide onde o DNA é armazenado; citoplasma onde encontramos a maquinaria responsável pelo crescimento e funcionamento celular

14 MICRORGANISMOS COMO CÉLULAS Todas as células são compostas por quatro componentes químicos (MACROMOLÉCULAS): PROTEÍNAS ÁCIDOS NUCLÉICOS LIPÍDEOS POLISSACARÍDEOS A natureza química e o arranjo das macromoléculas em uma célula tornarão um organismo diferente de outro.

15 CÉLULAS COMO USINAS As células podem ser vistas como USINAS QUÍMICAS - realizam transformações químicas confinadas aos limites de determinadas estruturas celulares; Os catalizadores são as ENZIMAS proteínas capazes de acelerar a velocidade das reações químicas.

16 CÉLULAS COMO DISPOSITIVOS CODIFICANTES As células podem ser consideradas dispositivos codificantes, que armazenam e processam a informação genética (DNA) eventualmente transmitida aos descendentes durante a reprodução

17 CÉLULAS COMO USINAS QUÍMICAS E DISPOSITIVOS CODIFICADORES A ligação entre estes dois atributos celulares o crescimento quando em condições favoráveis uma célula irá crescer e se dividir durante o processo, a quantidade de todos os constituintes celulares deve ser duplicada; Também as células filhas devem conter toda a informação genética (replicação do DNA); FUNÇÕES DEVEM SER COORDENADAS!!!!

18 MICRORGANISMOS E SEUS AMBIENTES NATURAIS Na natureza, as células são encontradas associadas a outras células, formando as populações; A localização ambiental onde a população microbiana vive é denominada habitat; Na natureza, as populações microbianas não são encontradas de forma isolada, mas vivem e interagem com outras, formando as comunidades microbianas.

19 EFEITO DOS ORGANISMOS EM RELAÇÃO AOS DEMAIS E AOS SEUS HABITATS As populações que compõem as comunidades microbianas exibem diversos tipos de interações benéficas e/ou prejudiciais; Cooperação para otimizar capacidades nutricionais; A presença de uma comunidade em um habitat é determinada pelas condições químicas e físicas deste ambiente;

20 EFEITO DOS ORGANISMOS EM RELAÇÃO AOS DEMAIS E AOS SEUS HABITATS A associação entre os organismos vivos e seu meio ambiente é denominado Ecossistema; As propriedades de um ecossistema são controladas pelas atividades microbianas: removem nutrientes do meio e os utilizam na biossíntese de novas células ao mesmo tempo excretam produtos finais de metabolismo.

21 EFEITO DOS ORGANISMOS EM RELAÇÃO AOS DEMAIS E AOS SEUS HABITATS Embora os microrganismos serem tão pequenos, e parecerem inconseqüentes, são capazes de se multiplicar rapidamente, produzindo numerosas populações e promovendo grandes efeitos em um habitat; Podem parecer de menor importância na natureza, mas correspondem a uma parte extremamente importante de virtualmente todos os ecossistemas.

22 EFEITO DOS ORGANISMOS EM RELAÇÃO AOS DEMAIS E AOS SEUS HABITATS Número de células procarióticas na Terra é da ordem de 5x10 30 a quantidade total de carbono presente neste grande número de células diminutas é equivalente à quantidade de carbono exibida por todas as plantas da Terra; O conteúdo global de nitrogênio e fósforo das células procarióticas é cerca de dez vezes maior que toda a biomassa vegetal;

23 EFEITO DOS ORGANISMOS EM RELAÇÃO AOS DEMAIS E AOS SEUS HABITATS As células procarióticas constituem a principal fração da biomassa na Terra reservatórioschave dos nutrientes essenciais à vida. A maioria das células procarióticas não se encontra nas áreas superficiais e sim nas profundezas oceânicas e terrestres ambientes inexplorados há muito para ser descoberto e compreendido.

24 O IMPACTO DOS MICRORGANISMOS NOS SERES HUMANOS Uma meta dos microbiologistas é compreender como os microrganismos atuam e desenvolver maneiras visando otimizar seus efeitos benéficos e minimizar as atividades danosas.

25 Madigan et al., 2004

26 Madigan et al., 2004

27 MICRORGANISMOS E O FUTURO A biotecnologia envolve a utilização dos microrganismos em processos industriais de larga escala; A biotecnologia é altamente dependente da engenharia genética manipulação artificial de genes e de seus produtos.

28 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA PRÉ-HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA India (1300 a.c.): proibição do casamento de pessoas com tuberculose; BÍBLIA: descrição da lepra (Livro dos Números 1000 ac) e proibição consumo de certas carnes (Deuteronômio 600 ac); China (50 ac): uso de sandálias mofadas para controle de infecções bacterianas nos pés.

29 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA PRÉ-HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA Produção de alimentos: Vinho e Pães - data do surgimento das primeiras civilizações (Egito, Grécia e Roma)

30 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA Embora a existência de criaturas pequenas, invisíveis a olho nu, tenha sido especulada há muitos anos, sua descoberta está associada à invenção do microscópio. Robert Hooke (1664) descreveu estruturas Robert Hooke (1664) descreveu estruturas de frutificação de bolores

31 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA O PRIMEIRO A OBSERVAR OS MICRORGANISMOS EM DETALHES (1684) Antony van Leeuwenhoek ( ) - Delft, Holanda

32 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA As primeiras observações em 1677

33 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA Leeuwenhoek é considerado o fundador da microbiologia Observações relatadas a Sociedade Real de Londres Observou e descreveu os microrganismos ("animálculos )

34 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA O desenvolvimento da microbiologia como ciência está diretamente correlacionado a dois aspectos fundamentais: o aperfeiçoamento dos microscópios o desenvolvimento de técnicas laboratoriais

35 HISTORIA DA MICROBIOLOGIA Duas questões biológicas levaram ao desenvolvimento dessas técnicas laboratoriais: a questão da geração espontânea a natureza das doenças infecciosas

36 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA TEORIA DA GERAÇÃO ESPONTÂNEA: Redi ( ): moscas não se originam de carne e peixes A descoberta dos microrganismos reaqueceu os debates - mais um século de controvérsias

37 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA Spallanzani ( ): frascos com caldo estéril, se permanecerem fechados não apresentam microrganismos

38 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA Pasteur ( )

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42 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA PASTEUR acumulou uma série de triunfos, como o desenvolvimento de vacinas contra o antraz (carbúnculo), a cólera aviária e a raiva; 1880 a 1890 período extremamente produtivo para a microbiologia; Auxiliaram a reforçar o conceito da teoria das doenças causadas por germes.

43 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA No sec. XVI acreditava-se que algo que induzisse doenças podia ser transmitido de um indivíduo doente para um indivíduo sadio; Após o descobrimento dos microrganismos, passou-se a acreditar que estes fossem os agentes responsáveis pelas doenças contagiosas, embora não houvesse qualquer tipo de prova formal dessa suspeita.

44 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA Ignaz Semmelweiss Controle da febre puerperal causadora da morte de mulheres e recém-nascidos - com a lavagem das mãos dos médicos antes do antendimento às mulheres

45 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA Joseph Lister Antisépsia cirúrgica Baseava-se na esterilização pelo calor dos instrumentos cirúrgicos, e na pulverização de um agente antiséptico, o fenol ou ácido carbólico, sobre a área e roupas cirúrgicas. O decréscimo acentuado das infecções bacterianas devido ao fenol, permitiu demonstrar indiretamente que os microrganismos provocavam doenças.

46 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA Robert Koch ( ) Relacionou a bactéria Bacillus anthracis a doença carbúnculo.

47 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA Para ultrapassar as limitações dos meios líquidos, Koch desenvolve meios sólidos de cultura de bactérias; primeiro utilizou fatias de batata cozida cortadas assepticamente; depois utilizou meios com gelatina como agente solidificante produzidos em placas de vidro de fundo achatado, desenvolvidas por Richard Petri; nestes meios tornou-se possível isolar bactérias em cultura pura.

48 POSTULADO DE KOCH

49 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA A PLACA DE PETRI

50 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA Publica The Etiology of Tuberculosis, em que seguiu três passos (os postulados de Koch ) para demonstrar que o bacilo da tuberculose provocava a doença com o mesmo nome: 1) detectou o bacilo da tuberculose (por coloração) em lesões tuberculares de vários órgãos de humanos e animais doentes; 2) cultivou o bacilo em cultura pura a partir de soro de indivíduos doentes; 3) a inoculação do bacilo isolado causou tuberculose em ratinhos da Índia. Ganha o prêmio Nobel da Medicina e Fisiologia em 1905.

51 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA Martinus Beijerinck (1889) Usa meios de cultura de enriquecimento, desprovidos de compostos nitrogenados, para obter culturas puras da bactéria Rhizobium que cresce nas raízes nodosas, demonstrando que as culturas de enriquecimento criam as condições ótimas de crescimento de um determinado microrganismo.

52 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA Trabalhando com a doença do mosaico do tabaco, Beijerinck descobriu que filtrados de extratos solúveis de plantas doentes eram infecciosos, mesmo após diluições repetidas. Chamou ao agente infeccioso contagium vivum fluidum. Este agente só se multiplicava em células vivas de plantas, e podia sobreviver por longos períodos em extratos desidratados.

53 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA Sergei Winogradsky (1890) Isola bactérias nitrificantes do solo. Durante o período de , Winogradsky estuda em profundidade os organismos responsáveis pelo processo de nitrificação.