Figura 1. Árvore filogenética dos seres vivos

Transcrição

1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Farroupilha Núcleo de Educação a Distância EAD Curso Técnico em Agroindústria Disciplina de Microbiologia de Alimentos Professora Daiane Franchesca Senhor Módulo 1 1.O Mundo Microbiano A microbiologia é o ramo da biologia que estuda os seres vivos microscópicos nos seus mais variados aspectos como morfologia, estrutura, fisiologia, reprodução, genética, taxonomia e também a interação com outros seres e com o meio ambiente. Para muitas pessoas, as palavras germe e micróbio, representam um grupo de criaturas minúsculas que não se encaixam muito bem nas categorias de uma pergunta antiga: É um animal, vegetal ou mineral? Os micróbios, também chamados de microrganismos, são formas de vida diminuta individualmente muito pequenas para serem vistas a olho nu. O grupo inclui bactérias, fungos (leveduras e fungos filamentosos), protozoários e algas microscópicas. Neste grupo também estão os vírus, entidades acelulares (não possuem célula) algumas vezes consideradas a fronteira entre os organismos vivos e não vivos. Tendemos a associar os microrganismos, a doenças graves, infecções desagradáveis ou inconvenientes comuns como a deterioração dos alimentos. Contudo, a maioria dos microrganismos contribui de forma significativa para o equilíbrio entre os seres vivos e os elementos químicos do ambiente. A partir da descoberta de do inicio dos estudos dos microrganismos ficou claro que a divisão dos seres vivos em dois reinos (animais e vegetais) era insuficiente. Então uma nova classificação foi desenvolvida. Reinos É o grupo mais abrangente da classificação dos seres vivos. Grande parte dos pesquisadores aceitam, atualmente, cinco reinos:

2 Figura 1. Árvore filogenética dos seres vivos Monera - Seres unicelulares (formados por uma única célula), procariontes (células sem núcleo organizado, o tipo mais simples de célula existente). São as bactérias e as algas cianofíceas ou cianobactérias (algas azuis), antes considerados vegetais primitivos. Protista - Seres unicelulares eucariontes (que possuem núcleo individualizado) Apresentam características de vegetal e animal. Representados por protozoários, como a ameba, o tripanossomo (causador do mal de Chagas) o plasmódio (agente da malária), a euglena. Fungi - Seres eucariontes uni e pluricelulares. Já foram classificados como vegetais, mas sua membrana possui quitina, molécula típica dos insetos e que não se encontra entre as plantas. São heterótrofos (não produzem seu próprio alimento), por não possuírem clorofila. Têm como representantes as leveduras, o mofo e os cogumelos. Plantae ou Metafita - São os vegetais, desde as algas verdes até as plantas superiores. Caracterizam-se por ter as células revestidas por uma membrana de celulose e por serem autótrofas (sintetizam seu próprio alimento pela fotossíntese). Existem cerca de 400 mil espécies de vegetais classificados.

3 Animali ou Metazoa - São organismos multicelulares e heterótrofos (não produzem seu próprio alimento), pois são aclorofilados. Englobam desde as esponjas marinhas até o ser humano. Uma observação deve ser feita: os VÍRUS são seres que são classificados à parte, sendo considerados como seres sem reino. Isto acontece devido às características únicas que eles apresentam como a ausência de organização celular, ausência de metabolismo próprio para obter energia, reproduz-se somente em organismo hospedeiro, entre outras. Mas eles possuem a faculdade de sofrer mutação, a fim de adaptar-se ao meio onde se encontram. Para o desenvolvimento da nossa disciplina de microbiologia de alimentos vamos nos deter apenas nos grupos de nosso interesse que se encontram basicamente dentro de dois grandes reinos: Monera (bactérias) e Fungi (fungos). Apesar de sua complexidade e variedade, todas as células vivas podem ser classificadas em dois grupos: procarióticas e eucarióticas, com base em certas características funcionais e estruturais. Em geral, os procariotos são estruturalmente mais simples e menores que os eucariotos. O DNA (material genético) dos procariotos é um arranjado em um cromossomo simples e circular, não sendo circundado por uma membrana; o DNA dos eucariotos é encontrado em cromossomos múltiplos em um núcleo circundado por uma membrana. Procariotos não possuem organelas revestidas por membranas, as quais são estruturas celulares especializadas que possuem funções específicas. Plantas e animais são inteiramente compostos de células eucarióticas. No mundo microbiano, as bactérias e as arquibactérias são procariotos. Outros microrganismos celulares fungos (leveduras e bolores), protozoários (Reino Protista) e algas são eucarióticos. Os humanos exploram as diferenças entre bactérias (procariotos) e células humanas (eucariotos) para se proteger de doenças. Por exemplo, certas drogas matam e inibem bactérias sem causar dano às células humanas, e moléculas químicas nas superfícies das bactérias estimulam o corpo a montar a resposta defensiva para eliminá-las. Os vírus, como elementos acelulares, não se encaixam em qualquer classificação organizacional das células vivas. Eles são partículas genéticas

4 que se replicam, mas são incapazes de promover as atividades químicas usuais das células vivas. Principais diferenças entre procariotos e eucariotos: Figura 2. Estrutura da célula procarionte. Figura 3. Estrutura da célula eucarionte. (Procariotos do termo grego significando pré-núcleo e Eucarioto do termo grego significando núcleo verdadeiro) Procariotos 1. DNA não está envolvido por uma membrana, e ele é um cromossomo de arranjo circular. 2. DNA não está associado com histonas (proteínas cromossômicas especiais encontrados em eucariotos); outras proteínas estão associados ao DNA. 3. Eles não possuem organelas revestidas por membranas. 4. Suas paredes celulares quase sempre contêm o polissacarídeo complexo peptideoglicano. 5. Divisão celular por fissão binária. Durante esse processo, o DNA é duplicado e a célula se divide em duas. Eucariotos 1. DNA é encontrado no núcleo das células, que é separado do citoplasma por uma membrana nuclear, em cromossomos múltiplos. 2. DNA é consistentemente associado às proteínas cromossômicas histonas e às proteínas não histonas. 3. Eles possuem diversas organelas revestidas por membranas 4. Suas paredes celulares, quando presentes, são quimicamente simples. 5. Divisão celular envolve mitose, durante esse processo duas células idênticas são produzidas.

5 2.Bactérias: O tamanho, a forma e o arranjo das células bacterianas: Existem muitos tamanhos e formas de bactérias. A maioria das bactérias varia de 0,2 a 2,0 µm 1 de diâmetro e de 2 a 8 µm de comprimento. Elas possuem algumas formas básicas: cocos esféricos, bacilos em forma de bastão e espiral. Os cocos geralmente são redondos, mas podem ser ovais, alongados ou achatados em uma das extremidades. Quando os cocos se dividem para se reproduzir, as células podem permanecer ligadas umas às outras. Cocos que permanecem aos pares após a divisão são chamados de diplococos; aqueles que se dividem e permanecem ligados uns aos outros em forma de cadeia são chamados de estreptococos. Aqueles que se dividem em dois planos e permanecem em grupos de quatro são conhecidos com tétrados. Aqueles que se dividem em três planos e permanecem unidos em forma de cubo são chamados sarcinas. Aqueles que se dividem em múltiplos planos e formam agrupamentos tipos cachos de uva ou lâminas amplas são chamados de estafilococos. Essas características do grupo frequentemente são úteis na identificação de certos cocos. Figura 4. Arranjos dos cocos. (a) A divisão em um plano produz diplococos e estreptococos. (b) A divisão em dois planos produz tétrades. (c) A divisão em três planos produz sarcinas e (d) A divisão em múltiplos planos produz estafilococos. 1 Micrometro: equivale à milésima parte do milímetro, e sua abreviatura é µm.

6 Os bacilos se dividem somente ao longo de seu eixo curto; portanto, existe menor número de agrupamento de bacilos que de cocos. A maioria dos bacilos se apresenta como bastonetes simples. Os diplobacilos se apresentam em pares após a divisão e os estreptobacilos ocorrem em cadeias. Alguns bacilos possuem aparência de canudinhos. Outros possuem extremidades cônicas, como charutos. Outros ainda são ovais e tão parecidos com os cocos que são chamados de cocobacilos. O nome bacilo possui dois significados na microbiologia. A palavra bacilo se refere à forma bacteriana, como acabamos de ver. Quando escrita em latim, em letra maiúscula e em itálico, refere-se a um gênero específico. Por exemplo, a bactéria Bacillus anthracis é o agente do antraz. As células dos bacilos geralmente possuem a forma de cadeias longas e curvadas. Figura 5. Bacilos. (a) Bacilo isolado. (b) Diplobacilos. Na micrografia do alto, alguns pares de bacilos unidos servem como exemplo de diplobacilos. (c) Estreptobacilos. (d) Cocobacilos. As bactérias espirais possuem uma ou mais curvaturas; elas nunca são retas. As bactérias que se assemelham a bastões curvos são chamadas de vibriões. Outras denominadas espirilos, possuem uma forma helicoidal e corpo bastante rigído. Já outro grupo de espirais tem forma helicoidal e corpo flexível, sendo chamados de espiroquetas.

7 Figura 6. Bactérias espirais. (a) Vibriões. (b) Espirilo. (c) Espiroqueta. Além das três formas básicas, existem células com formato de estrela (gênero Stella), células retangulares e planas (gênero Haloarcula) e células triangulares. Figura 7. Outras formas de bactérias. A forma da bactéria é determinada genéticamente pela hereditariedade, sendo a maioria monomórfica, ou seja, que mantém uma única forma. Entretanto, uma série de condições ambientais pode alterar a sua forma dificultando a identificação. Além disso, algumas bactérias, são geneticamente pleomórficas, o que significa que elas podem ter muitas formas, não somente uma. Estruturas de uma célula bacteriana:

8 Estruturas externas à parede celular: - Flagelos: filamentos finos helicoidais, formados por flagilina (proteína). Os flagelos procarióticos giram para empurrar a célula. - Pêlos (píli, pillus, fímbia): são mais curtos, finos e numerosos que os flagelos e servem como órgãos de ligação, promovendo o contato entre as células bacterianas ou entre a bactéria e a célula a ser infectada. Exemplo: reprodução bacteriana e infecção do trato respiratório. - Glicocálice (cápsula externa): capa ou camada de material viscoso e pegajoso em torno da célula, secretado por algumas bactérias, com a função de aderência. Cápsula: quando organizado de maneira definida e firmemente, acoplado à parede celular. Protege a célula contra dessecamento e fagocitose. Camada limosa: quando de forma desorganizada e frouxamente ligado à parede celular.

9 Parede Celular: - Estrutura rígida que mantém a forma celular; - Previne a expansão e o rompimento da célula; - Essencial ao crescimento e divisão celular; - Formada por Peptidioglicano, molécula grande, simples, porosa, insolúvel, resistente e só ocorre em procariontes. - As paredes celulares das bactérias gram-positivas consistem em muitas camadas de peptideoglicana e também contêm ácidos teicoicos. - As bactérias gram-negativas possuem uma membrana externa composta de lipopolissacarídeo-lipoproteína-fosfolipídeo, circundando uma fina camada de peptideoglicana. - As porinas são proteínas que permitem que pequenas moléculas possam passar através da membrana externa; canais de proteínas específicas permitem que outras moléculas se movam através da membrana externa. Membrana Citoplasmática - Abaixo da parede celular; - Formada de fosfolipídios dispostos em duas camadas (bicamada lipídica) - Tem função de permeabilidade difusão simples, osmose e transporte. O movimento através da membrana pode ocorrer por processos passivos, nos quais os materiais se movem de áreas de maior para áreas de menor concentração, e nenhuma energia é gasta pela célula (difusão simples, difusão facilitada e osmose) Difusão simples: as moléculas e os íons se movem até o equilíbrio ser atingindo. Difusão facilitada: as substâncias são carregadas por proteínas transportadoras através das membranas, de áreas de alta para áreas de baixa concentração. Osmose: é o movimento da água de áreas de alta para áreas de baixa concentração, através de uma membrana seletivamente semipermeável, até o equilíbrio ser atingido. No transporte ativo, os materiais se movem das áreas de baixa para as áreas de alta concentração através das proteínas transportadoras, e a célula precisa gastar energia.

10 Na translocação de grupo, a energia é gasta para modificar as substância químicas e transportá-las através da membrana. Citoplasma: é o componente líquido dentro da membrana plasmática. O citoplasma é principalmente água, com moléculas inorgânicas e orgânicas, DNA, ribossomos e inclusões. Ribossomos: são constituídos de rrna (RNA ribossômico) e proteína. A síntese proteica ocorre nos ribossomos, ela pode ser inibida por certos antibióticos. Nucleoide: contém o DNA do cromossomo bacteriano. As bactérias também podem conter plasmídeos, que são moléculas circulares de DNAs extracromossômicos. Esporos: forma latente de algumas bactérias, mais resistentes que existe (calor, dessecação, luz UVA) - Freqüentes em Clostridium e Bacillus -Endósporos: pois se formam dentro da célula. - Esporos Livres: quando eliminados da célula bacteriana - Destruição em autoclave (120ºC mais alta pressão) * Com esporos, com cápsula, com pêlos sempre são mais virulentas.