01 - INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA MICROBIOLOGIA

INTRODUÇÃO AO
ESTUDO DA
MICROBIOLOGIA
Conceito de Microbiologia
A célula e a Classificação dos Microorganismos
Centro Federal de Educaç
Educação Tecnoló
Tecnológica do Pará
Pará
Microbiologia e Imunologia
Profa. Jedna Kato Dantas de Almeida
Introdução à Microbiologia
Conceito de Microbiologia
• Microbiologia é o estudo de organismos microscópicos.
Tal denominação deriva de três palavras gregas:
– Mikros = pequeno
– Bios = vida
– Logos = ciência
• Assim, a microbiologia significa o estudo da vida
microscópica.
Introdução à Microbiologia
Origem dos Microorganismos
• Originaram-se 4 bilhões de anos ⇒ material orgânico
complexo presente em águas oceânicas ou de nuvens
que circundavam a primitiva Terra.
• Como os primeiros indícios de vida na Terra ⇒ são
considerados ancestrais de todas as outras formas de
vida.
Introdução à Microbiologia
Origem dos Microorganismos
• O primeiro ser vivo do nosso planeta foi o coacervado.
• O 1º microrganismo foi observado somente há 300 anos
• Somente após 200 anos ocorreu o reconhecimento de
sua importância.
Coacervado = colóide orgânico com
grande número de moléculas, rigidamente
localizadas e isoladas do meio ambiente
por uma película superficial de água.
Desse modo, os coacervados adquirem
sua "individualidade".
Esta figura mostram gotículas de
coacervado produzidas artificialmente e
fotografadas ao M.O.
Introdução à Microbiologia
Aspectos históricos da Microbiologia
• 1674 - Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) ⇒ dono
de armazém, zelador da prefeitura e provador de vinhos
(Holanda).
– Familiarizado com lentes de aumento ⇒
inspecionava tecidos e polia lentes de
vidro e as montava entre finas placas
para formar simples microscópicos.
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Aspectos históricos da Microbiologia
Microscópio
primitivo
utilizado por
Leeuwenhoek
(300X)
– Curiosidade sobre o mundo natural ⇒ descrição detalhada
sobre diminutos objetos móveis (animáculos – protozoários de
vida livre) ⇒ considerado fundador da microbiologia.
– Descreveu meticulosamente suas observações e desenhos em
mais de 300 cartas dirigidas à Sociedade Real Inglesa ⇒ alertar
o mundo para a existência de formas microscópicas de vida e
originaram a microbiologia.
Introdução à Microbiologia
Aspectos históricos da Microbiologia
Suas descobertas originaram 2 teorias contraditórias:
• Teoria da abiogênese (geração espontânea)
– A = não;
– Bios = vida;
– Genesis = origem.
• Postulada por Aristóteles e voltou a ser discutida após a
descoberta dos microorganismos.
• Considerava que os “animálculos” eram resultado da
decomposição de plantas e tecidos animais (isto é, por
meio da fermentação ou putrefação).
• Os defensores desta escola acreditavam que a vida
surgia de objetos inanimados.
Introdução à Microbiologia
Aspectos históricos da Microbiologia
• Originou-se na Grécia antiga ⇒ acreditava que rãs e
minhocas surgiam espontaneamente de um pequeno
lago de lama.
• Larvas de insetos e moscas eram produzidas da mesma
maneira, a partir de carne em decomposição.
• Receitas para produzir camundongos ⇒ trapos de
estopa em um recipiente e colocá-lo em uma área
separada, por várias semanas.
• Mas, no século XVII, pensadores críticos foram
discordando dessas idéias.
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Aspectos históricos da Microbiologia
• Teoria da biogênese
– Bios: vida;
– Genesis: origem.
• Microorganismos se originavam de pais a partir de
formas de vida superiores ⇒ “animálculos” já existentes
davam origem a outros “animálculos”.
• Diversos experimentos foram realizados com objetivo de
derrubar a ABIOGÊNESE
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Aspectos históricos da Microbiologia
• 1668 - Francesco Redi (Médico, biogenista) ⇒ larvas da
carne em putrefação eram larvas de ovos de insetos, e
não um produto da geração espontânea.
(1626-1697)
Experimento de
Redi
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Aspectos históricos da Microbiologia
• 1745 - John Needham (abiogenista)
– Cozinhou pedaços de carne para destruir
microrganismos preexistentes e colocouos em frascos abertos ⇒ Eventualmente,
ele viu colônias de microrganismos na
superfície e concluiu que elas surgiam
espontaneamente a partir da carne.
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Aspectos históricos da Microbiologia
• 1769 - Lazzaro Spallanzani (biogenista)
– Ferveu caldo de carne por uma hora vedou;
– Nenhum microrganismo apareceu no caldo
– Needham continuava insistindo que o ar é essencial à vida e
também para a geração espontânea dos microrganismos.
(1729-1799)
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Aspectos históricos da Microbiologia
(1815-1873)
• 1836 - Franz Schulze (biogenista)
– Passou ar através de uma solução
de ácido forte ⇒ aerou infusão de
carne previamente fervida em frasco
fechado.
• 1837 - Theodor Schwann (biogenista)
– Forçou a passagem de ar através de
tubos aquecidos ⇒ aerava o caldo.
(1810-1882)
• Em nenhum dos casos surgiram os micróbios, porque
aqueles que estavam presentes no ar foram mortos pelo
calor ou pelo ácido.
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Aspectos históricos da Microbiologia
• 1836 - Louis Pasteur (biogenista)
– Indústria de vinhos franceses e a função dos micróbios na
produção de álcool.
(1822-1895)
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Aspectos históricos da Microbiologia
• 1859 - Félix Archimède Pouchet (abiogenista)
– Publicou extenso relato que sustentava a abiogênese.
– Irritado pela lógica e dados de Pouchet, Pasteur fez uma série
de experimentos definitivos ⇒ Frascos com colo longo e
curvados, semelhantes ao pescoço de cisnes, que foram
preenchidos com caldo nutritivo e aquecidos.
Introdução à Microbiologia
Aspectos históricos da Microbiologia
• 1860? – John Tyndall
– Ar fica isento de microrganismos por permitir que partículas de
poeira se sedimentassem no fundo de uma caixa fechada.
– Inseriu tubos-testes contendo líquido estéril dentro da caixa ⇒ O
liquido permaneceu estéril, provando que a
“força vital” não era responsável pelo
surgimento dos microrganismos.
(1820-1893)
Introdução à Microbiologia
Teoria Microbiana da Fermentação
• Muitas civilizações antigas produziram bebidas e
alimentos que, atualmente sabemos, são produtos da
fermentação microbiana (Grécia,China, Japão, Ásia
Central).
• Os antropologistas e os historiadores não conhecem
nenhuma sociedade que não utilize a fermentação para
produzir alimentos ou bebidas.
Introdução à Microbiologia
Teoria Microbiana da Fermentação
• 1850 - Pasteur examinou lotes de vinho bom e ruim, ele
encontrou microrganismos de tipos diferentes.
• Certos tipos de microrganismos predominavam nos lotes
bons de vinho, enquanto outros eram mais numerosos
nos vinhos de qualidade inferior.
• Pasteur concluiu que a seleção de micróbios podia
assegurar um bom produto.
Introdução à Microbiologia
Teoria Microbiana da Fermentação
• Para certificar-se disso, ele destruiu os microrganismos
já existentes no suco de fruta, primeiro aquecendo e
depois resfriando.
• Em seguida. inoculou o suco com vinho de alta
qualidade que continha o tipo desejado de
microrganismo.
• Ele também observou que o produto final (vinho) podia
ser preservado sem qualquer alteração do sabor se
fosse aquecido a 50-60 oC, por vários minutos
(Pasteurização)
Introdução à Microbiologia
Teoria Microbiana da Doença
• Por muito tempo acreditou-se na história da humanidade
que a doença era causada por fatores vagos, tais como
o ar ou sangue ruins.
• Revolução da indústria do vinho ⇒ nova teoria sobre a
origem das doenças.
• Descoberta do agente etiológico de algumas das mais
sérias doenças que afetam o homem e os animais.
• Juntamente com outros observadores
Introdução à Microbiologia
Teoria Microbiana da Doença
• 1546 - Girolamo Fracastoro
– Doenças surgiam devido a organismos, pequenos
demais para serem vistos.
– Poderiam ser transmitidos de uma pessoa para outra.
– Conversas com marinheiros ⇒ retornavam de
expedições ao exterior (propagação de muitas
doenças).
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Teoria Microbiana da Doença
• 1746? - Anton von Plenciz
– Estabeleceu que seres vivos eram causas de diferentes
doenças.
– Conceito parasitismo foi estabelecido: de um organismo vivo
vivendo um ou sobre o outro, a partir do qual retirava seus
nutrientes
• Pasteur ⇒ investigou a doença do bicho-da-seda
– Passou seis anos para provar que um protozoário, causava a
doença.
– Mecanismos de eliminar a doença, selecionando somente
bichos-da-seda saudáveis, livres da doença, para reproduzir
novas linhagens de insetos.
Introdução à Microbiologia
Teoria Microbiana da Doença
• 1876 – Albert Koch
– Bactéria do carbúnculo (Bacillus anthracis, popular antrax).
– Animais doentes deviam ser mortos e queimados ou enterrados
bem fundo, após demonstrar que os esporos bacterianos
podiam sobreviver por meses, em produtos contaminados.
– Foi o primeiro a provar que um tipo específico de micróbio causa
um tipo definido de doença.
– Bactérias causadoras da cólera (Vibrio cholerae) e da
tuberculose (Mycobacterium tuberculosis ou também conhecido
como bacilo de Koch).
Introdução à Microbiologia
Teoria Microbiana da Doença
• Colônias crescendo sobre batatas fervidas e
subseqüentemente encontraram maneiras para separar
micróbios individuais (Isolamento bacteriano).
• Meios de cultura específicos para cultivar os
microrganismos.
• Aprenderam a cultivar os micróbios específicos em
culturas puras.
• Richard J. Petri ⇒ placa de vidro especial
Introdução à Microbiologia
Teoria Microbiana da Doença
• Foi por meio do estudo das causas de doenças em
plantas que outros cientistas descobriram o vírus (do
latim virus, que significava liquido viscoso ou veneno).
• 1892 - Dmitri lvanovski
– Agente da doença do mosaico do tabaco podia ser transmitido
por suco filtrado da planta doente.
– O material que passava através do filtro continha uma nova
classe de agentes causadores de doença muito menores que as
bactérias.
Introdução à Microbiologia
Objetivos e Importância da Microbiologia
• Simplicidade dos experimentos + rápida velocidade de
crescimento + variedade de atividades bioquímicas =
modelo experimental de escolha para o estudo da
genética, metabolismo e fisiologia celular.
• Grande potencial para ajudar na limpeza do ambiente:
da decomposição de componentes de petróleo em
derramamento de óleos à decomposição de herbicidas e
inseticidas usados na agricultura.
• Produção de substâncias úteis à medicina, saúde,
pesticidas, etc.
Introdução à Microbiologia
Objetivos e Importância da Microbiologia
• Podem ser nocivos e causar doenças ao homem,
animais e plantas.
• Responsáveis pela deterioração de tecidos, madeiras e
metais.
• Maioria realiza alterações no ambiente essenciais para a
manutenção da vida, como nós a conhecemos, no
planeta Terra.
• Outros que podem ser explorados para produzir uma
variedade de substâncias químicas utilizadas na
indústria.
Introdução à Microbiologia
A Célula como Unidade Estrutural
• “Célula” ⇒ Robert Hooke (1665)
• Menor unidade de qualquer organismo ⇒
microrganismos unicelulares às formas de vida com
tecidos especializados e órgãos complexos.
• Matthias Schleiden e Theodor Schwann ⇒ teoria celular
(1838): unidade estrutural e funcional básica de todos os
organismos.
• Protoplasma (do grego, prótos = primeiro; plásma =
substância formada) ⇒ mistura complexa e gelatinosa
de água e proteínas, lipídeos e ácidos nucléicos.
• O protoplasma é envolvido por uma membrana flexível e
algumas vezes por uma parede celular rígida.
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A Célula como Unidade Estrutural
• Organismo unicelular ⇒ todos os processos vitais
devem ocorrem dentro da célula.
• Organismo multicelular ⇒ suas células podem estar
arranjadas em estruturas chamadas de tecidos ou
órgãos, com funções específicas.
• Todos os organismos, unicelulares ou multicelulares,
apresentam as seguintes características:
–
–
–
–
–
–
1. Reprodução.
2. Utilização de alimento como fonte de energia.
3. Síntese de substâncias e estruturas celulares.
4. Excreção de substâncias.
5. Resposta a alterações ambientais.
6. Mutações, que são alterações súbitas em suas características
hereditárias, embora ocorram raramente.
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Classificação dos Organismos Vivos
• Taxonomia ⇒ classificação (arranjo), nomenclatura (nome) e
identificação (descrição e caracterização) dos organismos
vivos.
• Táxon básico (espécie) ⇒ coleção de cepas com
características similares especialmente em seu material
genético.
• Cepa ⇒ constituída de descendentes de uma única colônia
em uma cultura pura
• Outras características usadas para agrupar os organismos
em espécies incluem morfologia e exigências nutricionais.
• Espécies intimamente relacionadas são agrupadas em
gênero, os gêneros em famílias, as famílias em ordens. as
ordens em classes, as classes em filos ou divisões, e os fios
ou divisões em reinos.
Introdução à Microbiologia
Classificação dos Organismos Vivos
Introdução à Microbiologia
Classificação dos Organismos Vivos
• Separação das bactérias de todas outras células (outros
microrganismos, plantas e animais):
– Células eucarióticas: têm um núcleo separado do
citoplasma por uma membrana nuclear ⇒ eucariotos
(eu=desenvolvido; cario=núcleo; teca=membrana).
Possuem núcleo.
– Células procarióticas: apresentam material celular
sem membrana ⇒ procariotos (pro=primitivo;
cario=núcleo; teca=membrana). Possuem nucleóide.
Introdução à Microbiologia
Classificação dos Organismos Vivos
• A maneira pela qual organismo obtém nutrientes de sua
alimentação é a base do sistema de cinco reinos de
classificação proposto por Whittaker ⇒ três níveis de
organização celular:
– 1) Fotossíntese: o processo pelo qual a luz fornece energia para
converter o CO2 em água e açucares;
– 2) Absorção: a captação de nutrientes químicos dissolvidos em
água;
– 3) Ingestão: entrada de partículas de alimentos não-dissolvidas.
• Os microrganismos foram colocados em três dos cinco
remos: Monera, Protista e Fungi.