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1 MICROBIOLOGIA BÁSICA 1 Sumário Sumário .................................................... Erro! Indicador não definido. o INTRODUÇÃO .................................................................................... 3 1.1- METODOLOGIA .......................................................................... 4 o MICROBIOLOGIA BÁSICA................................................................. 5 o MICROBIOLOGIA APLICADA ............................................................ 6 o CARACTERÍSTICAS DOS PRINCIPAIS GRUPOS DE MICRORGANISMOS. ......................................................................................... 6 o Microscopia ........................................................................................ 7 o BACTÉRIAS Morfologia e Ultra-Estrutura das Bactérias. ................. 20 o Aplicação pratica da microbiologia em saúde ................................... 26 o COLORAÇÃO DE GRAM ................................................................. 29 o UTILIZAÇÃO..................................................................................... 29 o CONCLUSÃO ................................................................................... 30 o REFERÊNCIAS ................................................................................ 32 2 NOSSA HISTÓRIA A nossa história inicia com a realização do sonho de um grupo de empresários, em atender à crescente demanda de alunos para cursos de Graduação e Pós-Graduação. Com isso foi criado a nossa instituição, como entidade oferecendo serviços educacionais em nível superior. A instituição tem por objetivo formar diplomados nas diferentes áreas de conhecimento, aptos para a inserção em setores profissionais e para a participação no desenvolvimento da sociedade brasileira, e colaborar na sua formação contínua. Além de promover a divulgação de conhecimentos culturais, científicos e técnicos que constituem patrimônio da humanidade e comunicar o saber através do ensino, de publicação ou outras normas de comunicação. A nossa missão é oferecer qualidade em conhecimento e cultura de forma confiável e eficiente para que o aluno tenha oportunidade de construir uma base profissional e ética. Dessa forma, conquistando o espaço de uma das instituições modelo no país na oferta de cursos, primando sempre pela inovação tecnológica, excelência no atendimento e valor do serviço oferecido. 3 o INTRODUÇÃO No século XVII, a “descoberta” dos microrganismos esteve associada à invenção do microscópio. Nessa época, um modelo simples utilizado por Antony van Leeuwenhoek (pronuncia-se lêiven ruk), um comerciante holandês que tinha como passatempo fazer lentes, permitiu que ele observasse na água de chuva o que chamou de “animálculos”, provavelmente referindo-se a bactérias e protozoários. A Microbiologia teve um grande avanço no período de 1857 a 1914, particularmente na Europa. Louis Pasteur estabeleceu a relação entre o processo de fermentação do vinho com microrganismos (no caso, as leveduras, organismos unicelulares pertencentes ao Reino dos Fungos) e, na busca de uma solução para um problema dos viticultores de uma região da França – a acidificação dos vinhos armazenados – relacionou essa deterioração com a contaminação por bactérias. Pasteur descobriu que, aquecendo o vinho a uma temperatura de 56ºC, os organismos que alteravam o gosto do vinho eram eliminados. Esse processo ficou conhecido como pasteurização, ainda hoje largamente utilizado na indústria de alimentos, principalmente como processo de conservação do leite. A disciplina de microbiologia, juntamente com a matemática, a química e a física, constitui um dos ramos fundamentais das ciências básicas. O conhecimento e o estudo detalhado dos microrganismos e de suas funções permitem estabelecer seu uso em aplicações muito variadas, desde o campo médico, alimentar e ambiental, agrícola e industrial. Desse modo, a microbiologia consolida-se como um dos pilares da biotecnologia. 4 Figura 1 As informações aqui apresentadas auxiliarão na compreensão de algumas áreas de atuação da microbiologia, assim como na apreensão das principais características dos microrganismos. Existem numerosos aspectos no estudo da microbiologia, que é dividido em duas áreas: a microbiologia básica e a microbiologia aplicada. 1.1- METODOLOGIA Trata-se de um estudo de pesquisa bibliográfica, baseado em produções científicas sobre o tema. Os trabalhos de revisão são estudos que analisam a produção bibliográfica em determinada área temática, dentro de um recorte de tempo, fornecendo 5 uma visão geral ou um relatório do estado-da-arte sobre um tópico específico, evidenciando novas ideias, métodos, subtemas que têm recebido maior ou menor ênfase na literatura selecionada. As buscas foram realizadas nas bases de dados Scielo, LILACS e MEDLINE, GOOGLE. Além da utilização dos trabalhos acima referidos, foram também coletados livros na área de microbiologia, a fim de nortear o desenvolvimento desta apostila. o MICROBIOLOGIA BÁSICA A microbiologia básica estuda: a natureza e as propriedades dos microrganismos (morfológicas, fisiológicas, bioquímicas, etc.). Características morfológicas (tamanho e forma das células, composição química, etc.). Características fisiológicas (nutrição e condições de crescimento e reprodução). Atividades bioquímicas (obtenção de energia pelos microrganismos). Características genéticas (hereditariedade e variabilidade das características). Características ecológicas (microrganismos no ambiente e sua relação com outros organismos). Potencial patogênico dos microrganismos. Classificação (relação taxonômica entre os grupos dos microrganismos). 6 o MICROBIOLOGIA APLICADA A microbiologia aplicada estuda: O controle e o uso dos microrganismos de maneira benéfica (processos industriais, controle de pragas e de doenças, produção de alimentos, etc.). Na área industrial, os microrganismos são utilizados na síntese de substâncias químicas como ácido cítrico, antibióticos mais complexos e enzimas. Na área ambiental, os microrganismos são usados como agentes de biodegradação e de limpeza ambiental, no controle de pragas, etc. A microbiologia médica trata dos microrganismos causadores de doenças e da prevenção e controle das mesmas. A microbiologia dos alimentos está relacionada com doenças transmitidas por alimentos, controle de qualidade e produção de alimentos (queijos, bebidas, pães, etc.). o CARACTERÍSTICAS DOS PRINCIPAIS GRUPOS DE MICRORGANISMOS. Os microrganismos procariontes compreendem as bactérias, que se dividem em eubactérias e arqueobactérias, e os microrganismos eucariontes, que compreendem os protozoários e alguns fungos. Tabela 1 7 o Microscopia O microscópio é um instrumento indispensável para os trabalhos laboratoriais, tornando possível a observação de estruturas invisíveis a olho nu. Os microscópios são classificados dependendo do princípio no qual a ampliação é baseada. Eles podem ser: Ópticos – empregam dois sistemas de lentes, ocular e objetiva, através das quais a imagem ampliada é obtida. Eletrônicos – empregam um feixe de elétrons para produzir a imagem ampliada. O microscópio óptico é utilizado para observar células procariotas e eucariotas, e o eletrônico, detalhes celulares e vírus. Figura 2 8 Partes mecânicas do microscópio Pé (1) – dá suporte ao microscópio, garantindo a estabilidade. Braço (3) – haste vertical ou inclinável fixada à base. Platina (4) – plataforma na qual se colocam as preparações a serem observadas. Apresenta no centro, uma abertura por onde passamos raios luminosos. Revólver (6) – suporte das objetivas, fixado à extremidade inferior do tubo, serve para facilitar a substituição de uma objetiva por outra, colocando-as por rotação em posição de observação. A palavra Microbiologia deriva do grego: mikros (“pequeno”), bios (“vida”), e logos (“ciência”). Esta Ciência estuda os organismos microscópicos e suas atividades biológicas, isto é, verificam as diversas formas, estruturas, reprodução, aspectos bioquímico-fisiológicos, e seu relacionamento entre si e com o hospedeiro, podendo ser benéficos e prejudiciais. A Microbiologia trata os organismos microscópicos unicelulares, onde todos os processos vitais são realizados numa única célula. Independente da complexidade de qualquer organismo, a célula é, e deve ser considerada, a unidade básica da vida. Todas as células vivas são basicamente 9 compostas de: protoplasma (do grego: primeira substância formada), complexo orgânico coloidal constituído principalmente de proteínas, lipídeos e ácidos nucléicos; membranas limitantes ou parede celular; e um núcleo ou uma substância nuclear equivalente. De forma geral, todos os sistemas biológicos possuem as seguintes características comuns: 1) habilidade de reprodução; 2) capacidade de ingestão ou assimilação de substâncias alimentares, visando a obtenção de energia e de crescimento; 3) habilidade de excreção de produtos tóxicos; 4) capacidade de reagir ou se adaptar às alterações do meio ambiente, 5) susceptibilidade a mutações. Figura 3 10 Os microrganismos apresentam sistemas específicos para estudo das reações fisiológicas, genéticas e bioquímicas, constituindo a base da vida. Seu crescimento, reprodução é rápido e em ritmo elevado, sendo que algumas espécies bacterianas podem apresentar 100 gerações em menos de 24 horas. Em Microbiologia podem-se estudar os organismos em detalhes e observar seus processos vitais durante o crescimento, reprodução, envelhecimento e morte. Com a alteração das condições ambientais, se podem alterar as atividades metabólicas, regular o crescimento e, alterar o padrão genético, sem ocasionar a destruição microbiana. Os principais grupos de microrganismos são os protozoários, fungos, algas e bactérias. Os vírus, apesar de não serem considerados organismos vivos e sem partículas, têm algumas características de células vivas. 11 Figura 4 A vida microbiana é incrivelmente diversificada e os microrganismos cobrem literalmente o planeta. Estima-se que conheçamos menos de 1% das espécies microbianas da Terra. Microrganismos podem sobreviver em alguns dos ambientes mais extremos do planeta: alguns conseguem sobreviver a altas temperaturas, frequentemente acima de 100 ° C, como os encontrados em gêiseres, fumarolas negras (fonte hidrotermal comum em fundos de lagos e lagoas quentes e oceanos) e poços de petróleo. Alguns são encontrados em habitats extremamente frios, outros em águas salinas, ácidas ou alcalinas. Um grama de solo pode conter aproximadamente um bilhão (1.000.000.000) de micróbios, que contém alguns milhares de espécies. Microrganismos têm impacto especial em toda a biosfera. Em alguns tipos de ecossistemas, eles se fazem fundamentais. No Brasil a microbiologia tem suas implicações para a história da saúde pública, em fins do século XIX e início do atual, ocorre o Parto da Escola Tropicalista Baiana e à instituição criada por Oswaldo Cruz, que alguns chamam de Escola de Manguinhos. Até então, teriam reinado as crenças errôneas da higiene dos miasmas, combatidas solitariamente por Adolfo Lutz e Vital Brazil no Instituto Bacteriológico criado, pouco tempo antes, em São Paulo. Com a fundação do instituto que viria a receber o nome de Oswaldo Cruz e sua ascensão à chefia da 12 saúde pública, esta teria abraçado definitivamente a teoria microbiana e adquirido a capacidade de exercer, enfim, ações eficazes. A problemática da medicina pasteuriana no Brasil tem de retroceder pelo menos uma geração se quiser dimensionar o sentido realmente inovador das iniciativas de Oswaldo Cruz e seus coetâneos. Mas só conseguira enxergar a rica dinâmica da experimentação médica no período decorrido entre as escolas da Bahia e de Manguinhos se abandonar as dicotomias êxito-fracasso, verdade-erro como critérios para a seleção de atores e “actantes” (Latour, 1987) dignos de serem estudados. A regra consiste em estar atento a quaisquer micróbios, laboratórios, vacinas que tenham aflorado no período. A Escola Tropicalista Baiana recebeu este nome em 1952, por Coni, para designar um grupo de médicos que se organizou em torno de um periódico fundado em 1866, a Gazeta Médica da Bahia (1866-1915), à margem da Faculdade de Medicina existente na antiga capital do Brasil colônia. Coni buscava os precursores do conhecimento médico vigente à sua época e, por isso, destacou só os trabalhos “bem-sucedidos” daquele grupo relacionando certas doenças a vermes e micróbios.1 Peard (1996, 1992) mostrou que os tropicalistas permaneceram na fronteira entre o paradigma miasmático/ambientalista e a teoria dos germes. Preocupada em refutar o preconceito historiográfico de que a medicina brasileira era imitação da européia, enfatizou, sobretudo, o afã do grupo de produzir investigações originais sobre as patologias nativas daquela região da “zona tórrida”, bem como suas posições independentes face à medicina acadêmica européia e ao establishment médico local. Entre os tropicalistas baianos sobressaíram três médicos estrangeiros. Otto Wucherer (1820- 1875), nascido em Portugal, de pais alemães, graduou-se em Tübingen, em 1841, trabalhou como assistente no Hospital de São Bartolomeu, em Londres, regressando em seguida ao Brasil, em 1843, para assumir a posição de médico da comunidade alemã de Salvador. No mesmo ano, o escocês John L. Paterson (1820-1882), formado em Aberdeen (1841), tornou-se o médico da comunidade britânica naquela cidade. Fez freqüentes viagens à Inglaterra e Escócia e trabalhou com Lister, em Edimburgo, em 1869. O português José 13 Francisco da Silva Lima (1826- 1910) graduou-se na capital baiana, em 1851, mas fez também diversas viagens à Europa, nos anos seguintes. Figura 5 Em 1865, começaram a reunir-se informalmente para debater questões médicas, e logo fundariam o periódico que Silva Lima editaria por muito tempo. A Santa Casa de Misericórdia foi o teatro das investigações clínicas, anatomopatológicas e microscópicas feitas pelos integrantes do grupo. Wucherer, Paterson e Silva Lima congregaram estudantes e médicos mais jovens, alguns dos quais iriam se tornar atores políticos importantes nos movimentos abolicionista e republicano. As idéias liberais e cientificistas, e o interesse pelo positivismo e o evolucionismo compartilhados pelo grupo estavam se difundindo entre as camadas médias emergentes em Salvador e em outros centros urbanos do império escravocrata. Segundo Peard, foi o novo modelo científico, que deslocava a atenção do meio ambiente para etiologias parasitárias específicas, que deu uma “clara e poderosa” identidade aos tropicalistas baianos. Essa identidade adveio, principalmente, das investigações de Wucherer,2 relacionadas à ancilostomíase e à filariose. Como mostrou Edler, os tropicalistas faziam parte de uma rede informal de médicos geograficamente isolados nos domínios coloniais europeus, com interesse crescente pelo papel dos parasitos como produtores de doenças. 14 Peard enfatiza o antagonismo entre os integrantes baianos desta rede e os médicos da capital do império, encastelados na Academia e na Faculdade de Medicina do Rio de Janeiro. Enquanto estes encaravam o progresso como imitação da ciência e das instituições européias, os tropicalistas baianos investigavam a singularidade das doenças nos trópicos, a influênciado clima sobre as raças e sobre a geração ou multiplicação de miasmas e germes. Queriam saber se os europeus podiam se aclimatar nesse ambiente adverso e se era possível neutralizá- lo com políticas sociais progressistas e condutas médicas e higiênicas racionais. A busca de patologias e, por conseqüência, de uma medicina nacional implicava a refutação da crença de que os trópicos eram irremediavelmente malsãos, degenerativos, impermeáveis à civilização européiaEdler (1999) rejeita a suposta irredutibilidade entre os modelos de conhecimento dos médicos da Bahia e do Rio de Janeiro. Mostra que estes estavam imbuídos da mesma preocupação em criar um conhecimento original sobre as doenças da nação recém-constituída. Por intermédio das sociedades e periódicos que haviam criado, defendiam, também, a necessidade de investigar as patologias nativas e tinham a mesma preocupação de reabilitar a imagem e as perspectivas daquele Império encravado nos trópicos.3 Justamente com este espírito, José Maria da Cruz Jobim (1841) elaborara o trabalho sobre as doenças que mais afligiam os escravos e indigentes do Rio de Janeiro.4 Entre elas, sobressaía uma vulgarmente conhecida por opilação, cansaço, caquexia africana e, na literatura estrangeira, tropical chlorosis, mal de coeur etc. À luz do paradigma climatológico, combinando abordagens sofisticadas para a época (topografia médica, estatística, anatomia patológica, exame dos componentes químicos do sangue), descreveu a doença que chamou hipoemia intertropical, já que sua lesão característica era a anemia, ou a “inferioridade... do sangue, própria dos países que ficam entre os trópicos”. A Evolução da Microbiologia Considera-se o início da Microbiologia se deu quando se aprendeu a polir lentes de vidro, e ao combiná-las produzia aumentos suficientes para a visualização de microrganismos. No século XIII, Roger Bacon postulou que a doença era produzida por seres vivos invisíveis. Este postulado foi reforçado e defendido por Fracastoro de Verona (entre 1483-1553), e posteriormente por Von Plenciz (1762), mas nenhum deles apresentava provas. 15 Em 1665, Robert Hooke visualiza e descreve as células em um pedaço de cortiça, sugerindo que animais e plantas, por mais complexos que sejam, eram compostos de partes elementares repetidas. Entretanto, é muito provável que o primeiro a visualizar bactérias e protozoários, foi o holandês Antony Van Leeuwenhoek (1632-1723), relatando suas observações, com descrições precisas e desenhos, denominando de pequenos “animálculos”. Posteriormente, foi usada a palavra “bacterium”, introduzida pelo alemão Ehrenberg, em 1828, que significa da palavra em grego "pequeno bastão". Em 1878, o cirurgião francês, Charles-Emmanuel Sedillot introduz a palavra micróbio. Geração Espontânea vs Biogênese A descoberta dos microrganismos incentivou o interesse científico sobre a origem dos seres vivos. Já entre 384 e 322 a.C., Aristóteles pensava que os animais podiam se originar, espontaneamente, do solo, plantas ou outros animais diferentes, e esta idéia ainda continuou até o século XVII. Tudo isto, devido a que, por exemplo, larvas podiam ser originadas pela decomposição da carne, embora o pesquisador Francesco Redi (1626-1697) já duvidava desse fato. Assim, ele realizou um experimento na qual colocou carne numa jarra coberta com gaze. Atraídas pelo odor da carne, as moscas puseram seus ovos sobre a cobertura e as larvas emergiam. Entre 1729 e 1799, Spallanzani ferveu caldo de carne durante uma hora, fechando os frascos após fervura. Nenhum microrganismo apareceu, mas seus resultados, ainda que repetidos, não convenceram. 60 a 70 anos mais tarde dois pesquisadores responderam a este argumento. Franz Schulze (1815-1873) aerava infusões fervidas, fazendo o ar atravessar soluções fortemente ácidas, enquanto Theodor Schwann (1810- 1882) forçava o ar através de tubos aquecidos ao rubro. Em nenhum dos casos surgiram os micróbios. Os adeptos da geração espontânea não se convenceram, dizendo que o ácido e o calor é que não permitiram o crescimento dos micróbios. O conceito da geração espontânea foi revivido, pela última vez, por Pouchet (1859), que segundo ele tinha a prova da ocorrência. Pouchet foi rebatido por Louis Pasteur (1822- 1895) onde pelo conhecido experimento, onde preparou um frasco com pescoço de cisne, as 16 soluções nutritivas foram fervidas no frasco e o ar não-tratado e não-filtrado podia passar para dentro ou para fora. Os micróbios, porém, depositavam-se no pescoço de cisne e não apareciam na solução. Finalmente, John Tyndall (1820-1893) efetuou experiências numa caixa especialmente desenhada para provar que a poeira carrega os micróbios. Se não houver poeira, o caldo estéril ficará livre de crescimento microbiano por períodos indefinidos de tempo. Teoria Microbiana das Doenças Em 1762, Von Plenciz, afirmou que os seres vivos seriam as causas de doenças, e que microrganismos diferentes eram responsáveis por enfermidades diferentes. O médico Oliver W. Holmes (1809-1894) insistia que a febre puerperal era contagiosa e, provavelmente, causada por um germe transmitido de uma mãe para outra por intermédio das parteiras e dos médicos. Quase na mesma época, o médico húngaro Ignaz P. Semmelweis (1818- 1865) introduzia o uso de antissépticos na prática obstétrica. Na França, Louis Pasteur estudou os métodos e processos envolvidos na fabricação de vinhos e cervejas. Observou que a fermentação de frutas e grãos resultava em álcool, e era produzido por micróbios. Pasteur sugeriu que os tipos indesejáveis de microrganismos deveriam ser eliminados pelo calor, não tão intenso que prejudicasse o gosto do suco de fruta, mas suficiente para tornar inócuo o micróbio. Assim, mantendo os sucos a uma temperatura de 62-63 o C, durante uma hora e meia, obtinha o resultado desejado. Este processo tornou-se conhecido como pasteurização e hoje é amplamente utilizado nas indústrias de fermentação, e dos derivados do leite, visando a destruição dos microrganismos patogênicos. Na Alemanha, o médico Robert Koch (1843-1910) estudou o problema do carbúnculo hemático, que é uma doença do gado bovino, caprino e, às vezes, do homem. Ele descobriu os bacilos típicos com extremidades cortadas em ângulos retos, no sangue de animais mortos pela infecção carbunculosa. Inoculou as bactérias em meios de cultura, examinou-as ao microscópio para verificar de que apenas uma espécie tinha se desenvolvido e injetou-as em outros animais para 17 verificar se estes se tornavam doentes e desenvolviam os sintomas clínicos do carbúnculo. A partir destes animais experimentais, Koch isolou micróbios iguais aos que tinha encontrado originalmente nos animais infectados. Esta foi a primeira vez que uma bactéria foi comprovada como causa de doença animal. A partir disto foram estabelecidos os postulados de Koch: 1) Um microrganismo específico pode sempre ser encontrado em associação com uma dada doença; 2) O organismo pode ser isolado e cultivado, em cultura pura, no laboratório; 3) A cultura pura produzirá a doença quando inoculada em animal sensível; 4) É possível recuperar o microrganismo, em cultura pura, dos animais experimentalmente infectados. 18 Figura 6 A caracterização e classificação dos organismos vivos são o principal objetivo nas diferentes áreas da Biologia. As comparações das características de grande número de microrganismos resultam, eventualmente, num sistema de agrupamento das espécies semelhantes. Por fim, cria-se um grupo com características muito semelhantes, que é considerado como uma espécie e recebe um nome específico. 19 Uma cultura que consiste em uma única espécie de microrganismo, independentemente do número de indivíduos, é denominadade cultura axênica ou culturas puras. Figura 7 Se dois ou mais tipos (espécies) crescem juntos, como normalmente ocorre na natureza, passam a constituir uma cultura mista. Antes de identificar e classificar um microrganismo, suas características devem ser determinadas com detalhes como seguem: 1) Características culturais: exigências nutricionais e atmosféricas ambientais; 2) Características morfológicas coloniais e celulares; 3) Características metabólicas: envolve reações químicas vitais para sua sobrevivência; 4) Características antigênicas: componentes especiais da célula que fornecem evidências de semelhança entre as espécies; 5) Características genéticas: composição do ácido desoxirribonucléico (DNA). 20 o BACTÉRIAS Morfologia e Ultra-Estrutura das Bactérias. Entre as principais características das células bacterianas estão suas dimensões, forma, estrutura e arranjo. Estes elementos constituem a morfologia da célula, podendo ser: cocos, cocobacilos, bacilos, e que podem apresentar diferentes arranjos em pares ou cadeias. As bactérias espiraladas ocorrem como células isoladas. Cada forma celular individual de espécies diferentes exibe nítidas diferenças no comprimento, número, e amplitude das espirais e na rigidez das paredes celulares. A unidade de medida das bactérias é o micrômetro, que equivale a 10-3 mm. As bactérias mais frequentemente estudadas em laboratório medem, aproximadamente, entre 0,5 e 1,0 µm e entre 2,0 e 5,0 µm. 21 Figura 8 Estruturas Bacterianas Flagelos: apêndices muito finos, semelhantes a cabelos, que se exteriorizam através da parede celular e se originam de uma estrutura granular denominada de corpo basal, localizada imediatamente abaixo da membrana citoplasmática, no citoplasma. O flagelo apresenta três partes: a estrutura basal, estrutura semelhante a um gancho, e um longo filamento externo à parede celular. O seu comprimento é, usualmente, várias vezes o da célula, mas seu diâmetro é uma pequena fração do diâmetro celular (entre 10 e 20 nm). fímbrias: apêndices filamentosos menores, mais curtos e mais numerosos que os flagelos e que não formam ondas regulares. Estão presentes em muitas bactérias gram-negativas. São encontrados tanto nas espécies móveis como nos imóveis e, portanto, não desempenham papel relativo à mobilidade. Podem funcionar como sítios de adsorção de vírus bacterianos, como mecanismo de aderência às superfícies e 22 como porta de entrada de material genético durante a conjugação bacteriana atuando como pêlo sexual. Figura 9 Glicocálice: formado de uma substância viscosa, que forma uma camada de cobertura ou envelope ao redor da célula. Se o glicocálice estiver organizado de maneira definida e acoplado firmemente à parede celular, é denominado de cápsula; entretanto, se estiver desorganizado e sem qualquer forma e estiver frouxamente acoplado à parede celular, é denominado de camada limosa. O glicocálice pode ter natureza polissacarídica, formado por um ou vários açúcares como, galactose, ramnose, glicana, etc.; ou polipeptídica como o ácido glutâmico. A principal função do glicocálice é a aderência sobre superfícies; ele pode evitar o dessecamento das bactérias, fornece um envoltório protetor e pode servir, também, como reservatório de alimentos, além de evitar a adsorção e lise celular por bacteriófagos. 23 Figura 10 Parede Celular: dá forma à célula e situa-se abaixo das substâncias extracelulares (glicocálice) e externamente à membrana que está em contato imediato com o citoplasma. Sua espessura varia, em média, de 10 a 25 nm. A função da parede celular é a de proporcionar um envelope rígido, que suporta e protege as estruturas protoplasmáticas; evita a evasão de certas enzimas, assim como o influxo de certas substâncias que poderiam causar dano à célula. A parede celular das bactérias Gram-positivas é constituída por ácido teicóico, além do peptideoglicano, que corresponde à uma fração maior que a encontrada na parede das bactérias Gramnegativas. A parede das bactérias gram-negativas é mais complexa que a das gram- positivas porque possui uma membrana externa cobrindo uma camada fina de peptideoglicano. Esta membrana externa é cosnstituída por fosfolipídeos, proteínas e lipopolissacarídeos (LPS). 24 Estruturas internas à parede celular: Protoplastos: quando se remove a parede celular bacteriana, a bactéria se torna um corpo arredondado, por não contar com a rígida limitação da parede. Então, a bactéria recebe o nome de protoplasto, que pode ser caracterizado como: imóvel, esférico, não se divide, não forma nova parede celular e não é susceptível, de modo geral, às infecções por bacteriófagos. Membrana citoplasmática: fina membrana situada abaixo da parede celular. A espessura de aproximadamente 7,5 nm e é composta de fosfolipídeos (20 a 30%), que formam uma bicamada que envolve as proteínas (50 a 70%). A membrana é o sítio da atividade enzimática específica e do transporte de moléculas para dentro e para fora da célula. Em alguns casos, a membrana se estende no citoplasma formando o mesossomo, que participa do metabolismo e da replicação celular. 25 Figura 11 Citoplasma: o material celular pode ser dividido em área citoplasmática, que é a porção fluida contendo substâncias dissolvidas e partículas tais como ribossomos, e material nuclear ou nucleóide, rico em DNA. Inclusões citoplasmáticas: depósitos concentrados de certas substâncias, insolúveis, chamados de grânulos, e que podem servir como fonte de material nutritivo de reserva. Os grânulos podem ser constituídos de polissacarídeos (amido, glicogênio), lipídeos, fosfatos e até enxofre, como é o caso das bactérias sulforosas. Material nuclear: as células bacterianas não contêm o núcleo típico das células animais e vegetais. O material nuclear consiste de um cromossomo único e circular e ocupa uma posição próxima do centro da célula. Podendo ser denominado de corpo cromatínico, nucleóide, ou cromossoma bacteriano. Endósporos: esporos que se formam dentro da célula. São como um corpo oval de parede espessa, altamente resistente e refrateis. Bactérias dos gêneros Bacillus e Clostridium produzem endósporos. São constituídos de ácido dipicolínico e de grande quantidade de 26 cálcio. Os esporos representam uma fase latente da célula bacteriana; comparados com as células vegetativas, são extremamente resistentes aos agentes físicos e químicos adversos. Figura 12 o Aplicação pratica da microbiologia em saúde Foi durante a Primeira Guerra Mundial que houve a necessidade de se estabelecerem meios de minimizar as doenças infecciosas, deixando os exércitos entregues só ao massacre das armas, sendo desarmados pela pandemia da gripe espanhola, que ceifou cerca de 21 milhões de vidas, impunemente, em 1989. No Brasil, o saldo trágico de óbitos pôs a nu a incapacidade dos médicos de lidarem com aquela espécie de inimigo ainda invisível aos microbiologistas e explicitou a precariedade dos serviços sanitários e hospitalares.2 Diante desse contexto, o ensino da Microbiologia iniciou no Brasil em 1946, cujo idealizador e fundador do Instituto de Microbiologia foi o professor Paulo de Góes. Em 1951, visando à profissionalização nacional da Microbiologia, foi 27 oferecido o primeiro Curso de Atualização e Revisão em Métodos de Microbiologia e Imunologia, o qual foi mantido até 1992. Com o objetivo de melhorar o ensino de microbiologia no país, em 1953 foi criada a pós-graduação lato sensu, especialização em Microbiologia e Imunologia, com duração de 10 meses, como forma de capacitar professores universitários.3 Nota-se atualmente uma dificuldadepara o ensino teórico-prático de Ciências em geral, sendo que Vieira et al., em seu estudo, questionaram professores de ensino de Ciências de escolas públicas, que apontaram como as maiores dificuldades no ensino de microbiologia a falta de recursos para ministrar o conteúdo, abordagem breve do conteúdo em livros didáticos, sendo este o único método de ensino utilizado, falta de tempo de elaboração de aulas práticas e número excessivo de alunos.5 O estudo da microbiologia é essencialmente um curso de biologia avançado onde se estudam os microrganismos. Estes podem ser divididos em duas principais categorias: microrganismos acelulares ou partículas infecciosas (vírus e príons) e microrganismos celulares (bactérias arqueanas, protozoários e alguns tipos de algas e fungos). Os primeiros microrganismos a serem observados pelo homem foram as bactérias e protozoários.6 A teoria dos germes causando doenças é a mais importante contribuição da ciência da microbiologia para o bem-estar geral da população mundial, sendo talvez a ajuda mais importante de qualquer disciplina cientifica moderna.7 É por essa razão que as atividades práticas de microbiologia são de extrema importância para que o aluno possa compreender, interpretar e empoderar-se do conteúdo apresentado. Além disso, as práticas despertam o interesse do educando por tratá-lo como agente, motivando-o a observar, interpretar, formular hipóteses e despertar seu julgamento crítico, além de despertar o interesse pelo conhecimento científico.8 Garcia (2005) apud Kimura, et al. (2013): "A escola é um espaço formativo e a educação uma prática de formação da pessoa, é necessário que este espaço não se limite somente 28 ao repasse de informações sobre um determinado assunto. É importante que a escola tenha por missão contribuir para que o aluno desenvolva habilidades e competências que lhe permitam trabalhar as informações, ou seja, selecionar, criticar, comparar, elaborar novos conceitos a partir dos que se tem".9 Através dos estudos e dentre os conhecimentos adquiridos em microbiologia a descoberta da penicilina por Alexander Fleming em 1928, é um marco e ocorreu após ele reparar que numa determinada cultura de bactérias, contaminada por uma determinada espécie de fungos, as bactérias não se desenvolviam, deu início a uma nova fase da medicina: a fase dos antibióticos. A descoberta dos antibióticos revolucionou a medicina, tendo efeitos decisivos sobre a saúde humana e a expectativa de vida da população, tornando curáveis doenças que antes eram consideradas letais. Os antibióticos são comumente utilizados no tratamento de infecções bacterianas, entretanto, seu uso deve ocorrer somente sob indicação médica, pois, se usado indiscriminadamente, ao invés de combater as bactérias, ele as tornará mais resistentes e, desta forma, já não será mais eficaz contra elas. Os antimicrobianos são drogas que têm a capacidade de inibir o crescimento de microorganismos (Bacteriostático) ou destruí-los de forma direta (Bactericidas). Podem agir a nível de parede celular, membrana citoplasmática, ribossomos, DNA e metabolismo intermediário. Outros métodos descobertos através da microbiologia estão relacionados aos exames diagnósticos que utilizam o meio de cultura para determinar o patógeno e direcionar o tratamento com antimicrobianos, em uso na medicina em larga escala. 29 o COLORAÇÃO DE GRAM A coloração de Gram é usada para classificar bactérias com base no tamanho, morfologia celular e comportamento diante dos corantes. No laboratório de microbiologia clínica é um teste adicionalrápido para o diagnóstico de agentes infecciosos, sendo também utilizado para avaliar a qualidade da amostra clínica analisada. As interpretações dos esfregaços corados pelo Gram envolvem considerações relacionadas com as características da coloração, tamanho, forma e agrupamento das células. Estas características podem ser influenciadas por vários fatores, incluindo idade da cultura, o meio de cultivo utilizado, a atmosfera de incubação e a presença de substâncias inibidoras. Não se pode deixar de destacar que a coloração de Gram somente será um recurso rápido e útil quando for corretamente realizada (do ponto de vista técnico) e interpretada por profissionais experientes. o UTILIZAÇÃO Para bacterioscopia da maioria dos materiais biológicos ou culturas de microrganismos em meios sólidos ou líquidos. Nas amostras analisadas de culturas jovens (<< 24h) de meio de cultura sem inibidores e amostras clínicas recém-coletadas (são as que fornecem melhores resultados). Na verificação da morfologia bacteriana a partir de esfregaços de cultura em caldo. São inúmeros os exames realizados para identificação dos microorganismos causadores de doença e não é nosso objetivo citar todos nesta apostila, apenas enfatizar a importância dos estudos em microbiologia. 30 o CONCLUSÃO De acordo com Salomon-Bayet (1986), a revolução pasteuriana exauriu-se nesses anos. Durante a Primeira Guerra Mundial, realizou o feito de minimizar a devastação das doenças infecciosas, deixando os exércitos entregues só ao morticínio das armas, mas foi desarmada pela pandemia da gripe espanhola, que ceifou pelo menos 21 milhões de vidas, impunemente, em 1989 (Crosby, 1989; Brito, 1997). O saldo trágico de óbitos no Brasil pôs a nu a incapacidade dos médicos de lidarem com aquela espécie de inimigo ainda invisível aos microbiologistas e explicitou a precariedade dos serviços sanitários e hospitalares, agravando a insatisfação contra as oligarquias que tratavam com tanto descaso a saúde coletiva. O resultado mais imediato da crise foi a criação do Departamento Nacional de Saúde Pública, em 1920-1922. Seu raio de ação, pela primeira vez, foi além das campanhas contra epidemias em algumas poucas cidades litorâneas. Iniciaram-se ações mais prolongadas, de caráter curativo e preventivo, contra doenças endêmicas nas zonas rurais e suburbanas (Hochman, 1998; Castro Santos, 1987). As insurreições tenentistas, os movimentos pela reforma de outras esferas da vida social, as cisões intra-oligárquicas desaguaram na Revolução de 1930 e na criação de um Ministério da Educação e Saúde Pública, que iria, finalmente, transformar a saúde em objeto de políticas de alcance nacional, com a ajuda da Fundação Rockefeller, poderoso enclave, com atribuições e prerrogativas que rivalizavam com as do próprio Estado no tocante à saúde pública. Muito do que havia parecido sólido começaria então a se desmanchar para dar lugar a dinâmicas que os historiadores ainda conhecem mal. As habilidades que haviam formado o perfil multivalente dos cientistas de Manguinhos transformaram-se em esferas profissionais autônomas. As novas oportunidades econômicas que se abriam à ciência de laboratório colocaram-nos face ao dilema de se dedicarem exclusivamente à pesquisa em instituição pública ou a atividades mais rendosas em laboratórios privados. A crescente radicalização dos movimentos políticos e ideológicos no país interferiria nas 31 relações internas à instituição, que sofreria duro golpe com supressão de sua autonomia administrativa e financeira pelo ministro Gustavo Capanema, no Estado Novo. Portanto, faz-se necessária a utilização de métodos e materiais alternativos para elaboração e realização de aulas práticas laboratoriais de microbiologia refletindo os aspectos teóricos, observando: atualidade, ética, responsabilidade socioambiental, criatividade, pesquisa, autonomia e baixo custo. E a peculiaridade do ensino de microbiologia é a necessidade de atividades que admitam a percepção do universo de organismos infinitamente pequenos. Sendo as atividades práticas fundamentais para a compreensão, interpretação e assimilação dos conteúdos.32 o REFERÊNCIAS 1. Benchimol, J, L A instituição da microbiologia e a história da saúde pública no Brasil Casa de Oswaldo Cruz, Fundação Oswaldo Cruz, av. Brasil 4.365, Manguinhos, 21045-900 Rio de Janeiro, RJ jben@openlink.com.br 2. Benchimol JL. A instituição da microbiologia e a história da saúde pública no Brasil. Ciência & Saúde Coletiva. 2000;5(2):265-92. 3. Cabral MC. História do Instituto de Microbiologia Paulo de Góes. 20. Disponível em m <http:// www.microbiologia.ufrj.br/conheca-oinstituto-de- microbiologia-paulo-goes/historia-do-instituto-de-microbiologia-paulo-de-goes Acesso em 22 mar. 2014 4. Neto P, A, D, M, Santana, H, B, M PAD, HBM RBAC. 2018;50(2):149-52 5. Vieira CAC, Campois TG, Gullich RIC, Oliveira KMP. O Ensino de Microbiologia em Foco: Metodologias e práticas articuladas na educação básica pública e privada na perspectiva dos professores de ciências. In: 25º Congresso Brasileiro de Microbiologia - Área: Educação em Microbiologia, Porto de Galinhas - PE/ Brasil. Local: Enotel Hotels & Resort S/A. 2009. Disponível em . Acesso em 15 maio. 2014. 6. Engelkirk PG, Duben-Engelkirk J. Microbiologia para as Ciências da Saúde. Traduzido por Eiler Fritsch Toros. - Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012. 7. Portal Educação. Diagnóstico de Vírus. - Campo Grande: Portal Educação, 2012. 8. Silva MS, Bastos SND. Formação Continuada de Professores: O ensino da microbiologia através de recursos pedagógicos alternativos. In: VIII Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências. Atas do VIII Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências. Universidade Estadual de Campinas, 2011. Disponível em www.nutes.ufrj.br/ abrapecviiienpec/ resumos/ R0120-2pdf. Acesso em 15 maio. 2014. 9. Kimura AH, Oliveira GS, Scandorieiro S, Souza PC, Schuruff PA, Medeiros LP, et al. Microbiologia para o Ensino Médio e Técnico: contribuição da extensão ao ensino e aplicação da ciência. Revista Conexão UEPG - Ponta Grossa. 2013. jul/dez; 2(9): 255-67. Disponível em:http/ / www.revista2.uepg.br/ / index.php/ conexão. Acesso 11 abr. de 2014 10. Manual de microbiologia clínicapara o controle de infecções em serviço de saúde, 2004. 1 Infecção Hospitalar – Controle. 2. Infecção em Serviços Saúde. 3. 33 Microbiologia Clínica. 4. Vigilância Sanitária em Serviços de Saúde. 5. Resistência microbiana. I. Brasil. ANVISA Ministério da Saúde.
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