Microbiologia - História

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MICRÓBIOS:
Também chamados de microrganismo, são formas
de vida diminuta individualmente muito pequenas
para serem vistas a olho nu.
Inclui: bactérias, fungos, protozoários e algas
microscópicas.
Neste grupo também estão os vírus, considerados a
fronteira entre seres vivos e não vivos.
A maioria dos microrganismos contribui de modo
essencial na manutenção do equilíbrio dos
organismos vivos e dos elementos químicos do
nosso ambiente.
- Início da cadeia alimentar: Os microrganismos
marinhos e de água doce constituem a base da
cadeia alimentar em oceanos, lagos e rios.
- Ciclagem de nutrientes: Micróbios do solo
ajudam a degradar detritos e incorporam nitrogênio
gasoso do ar em compostos orgânicos, reciclando
assim os elementos químicos entre o solo, água, os
seres vivos e o ar.
- Fotossíntese: Certo micróbios têm papel
fundamental na fotossíntese, um processo gerador
de oxigênio e alimento que é crucial para a vida na
Terra.
- Os seres humanos e muitos outros animais
dependem dos micróbios em seus intestinos para a
digestão e a síntese de algumas vitaminas.
- Aplicações comerciais: Também possuem
aplicações comerciais, sendo usados na síntese de
produtos químicos como vitaminas, ácidos
orgânicos, enzimas, álcoois, acetona e muitas
drogas. Na indústria de alimentos os micróbios são
utilizados para produzir, vinagre, chucrute, picles,
bebidas alcoólicas, azeitonas verdes, molho de soja,
manteiga, queijos, iogurte e pão.
Na Medicina Veterinária:
- Causadores de doenças
- Digestão de Herbívoros
- Síntese de vitaminas no sistema digestório
- Tratamento de resíduos
Microbiologia como ciência
- É muito recente.
- Ancestrais das bactérias: Os ancestrais
bacterianos foram as primeiras células vivas a
aparecer na Terra.
Primeira observações:
1665 - Robert Hooke : Relatou que as menores
unidades vivias eram “pequenas caixas” ou
“células”.
- Essa descoberta marca o início da teoria celular: a
teoria em que todas as coisas vivas são compostas
por células.
Entre 1673 e 1723 - Anton van Leeuwenhoek:
Descreve animálculos que via em seu microscópio
simples de uma única lente. Anton van
Leeuwenhoek fez desenhos detalhados desses
animálculos - esses desenhos foram identificados
como representações de bactérias e protozoários.
Geração espontânea (até metade do século XIX):
Em que se acreditava que algumas formas de vida
poderiam surgir espontaneamente da matéria morta;
Teoria da Biogênese: argumentava que células vivas
poderiam surgir somente de células vivas
preexistentes.
Louis Pasteur:
Pasteur, colocou um meio de cultura em frascos
com a extremidade da abertura no formato de um
pescoço longo e curvou esse pescoço na forma da
letra S. Os conteúdos dos frascos foram então
fervidos e resfriados. O meio de cultura nos frascos
não apodreceu e não apresentou sinais de vida,
mesmo após meses. O modelo único criado por
Pasteur permitia que o ar entrasse no frasco, mas o
pescoço curvado capturava todos os
microorganismos do ar que poderiam contaminar o
meio de cultura.
Além disso, ele demonstrou conclusivamente que a
vida microbiana pode ser destruída pelo calor e
que podem ser elaborados métodos para bloquear o
acesso de micro-organismos do ar aos ambientes
nutritivos. Essas descobertas formam a base das
técnicas de assepsia, que previnem a contaminação
por micro-organismos indesejáveis e que agora são
práticas rotineiras para muitos procedimentos
médicos e em laboratórios. As técnicas modernas de
assepsia estão entre os primeiros e mais importantes
conceitos que um iniciante em microbiologia
aprende.
Idade do Ouro 1857 - 1914:
Durante esse período, avanços rápidos, liderados
principalmente por Pasteur e Robert Koch, levaram
ao estabelecimento da microbiologia como ciência.
As descobertas durante esses anos incluíram tanto
os agentes de muitas doenças como o papel da
imunidade na prevenção e na cura das doenças.
- Fermentação e Pasteurização:
Problema com a deterioração de cerveja e vinho:
Pasteur descobriu que os microrganismos chamados
de Leveduras convertem açúcares em álcool na
ausência de ar.
O azedamento e a deterioração são causados por
bactérias. Na presente ar, as bactérias
transformam o álcool de bebida em vinagre
(ácido acético).
A solução de Pasteur para o problema de
deterioração foi o aquecimento da cerveja e do
vinho o suficiente para matar a maioria das
bactérias que causavam o estrago - processo
chamado de Pasteurização
Teoria do Germe Doença - 1876 Robert Koch:
A primeira prova de que bactérias realmente
causam doenças foi fornecida por Robert Koch em
1876. Koch, um médico alemão, era o jovem rival
de Pasteur na corrida para descobrir a causa do
antraz, uma doença que estava destruindo os
rebanhos de gado e ovelhas na Europa. Koch
descobriu uma bactéria em forma de bastonete,
atualmente conhecida como Baccilus anthracis, no
sangue do gado que morrera de antraz. Ele cultivou
a bactéria em meio de cultura e então injetou
amostras da cultura em animais saudáveis.
Quando estes animais ficaram doentes e morreram,
Koch isolou a bactéria de amostras de sangue e
comparou com a bactéria originalmente isolada.
Ele descobriu que as duas amostras continham a
mesma bactéria.
Koch estabeleceu, então, uma sequência de passos
experimentais para correlacionar diretamente um
micróbio específico a uma doença específica. Esses
passos são conhecidos como postulados de Koch.
Postulados de Koch
- A bactéria deve ser encontrada em todas as
pessoas com a doença; a bactéria ou seus produtos
devem ser encontrados nas partes do corpo afetados
pela doença;
- A bactéria deve ser isolada de lesões de uma
pessoa infectada e
mantida em culturas puras;
- A cultura pura quando inoculada em voluntário
humano suscetível ou animal experimental deve
produzir os sintomas da
doença
- A mesma bactéria deve ser reisolada em cultura
pura dos indivíduos intencionalmente infectados.
Vacinação:
Em 1796, Edward Jenner, um jovem médico inglês,
iniciou um experimento para descobrir um modo de
proteger as pessoas da varíola.
Quando uma jovem que trabalhava na ordenha de
vacas informou a Jenner que ela não contrairia
varíola porque já tinha estado doente de varíola
bovina* – uma doença mais branda que a varíola –
ele decidiu testar a história da garota. Jenner
coletou primeiro raspados das feridas de varíola
bovina. Então, ele inoculou um voluntário de 8 anos
de idade com o material retirado das feridas por
meio de pequenos arranhões no braço do garoto
com uma agulha contaminada. Os arranhões deram
origem a bolhas. Em poucos dias, o voluntário
estava com uma forma amena da doença, mas se
recuperou e nunca mais contraiu nem a varíola
bovina e nem a varíola humana. O processo foi
chamado de vacinação, da palavra latina vacca,
que significa gado. A proteção contra uma doença,
fornecida pela vacinação (ou pela recuperação da
própria doença), é chamada de imunidade.
Pasteur descobriu como funcionava a vacinação.
Ele descobriu que a bactéria que causava a cólera
nas aves domésticas perdia a capacidade de causar a
doença (perdia a virulência ou tornava-se
avirulenta) após ser mantida em condições de
laboratório por longos períodos. Contudo, esta
bactéria e outros micro-organismos com virulência
diminuída eram capazes de induzir imunidade
contra infecções subsequentes por seus
companheiros virulentos.
Médicos chineses imunizavam seus pacientes pela
remoção das crostas de pústulas ressecadas de
pessoas sofrendo casos amenos de varíola,
transformavam essas cascas em um pó fino e
inseriam o pó nas narinas das pessoas para que
fossem protegidas.
Nascimento da quimioterapia:
O tratamento das doenças utilizando substâncias
químicas é chamado de quimioterapia. (O termo
se refere também ao tratamento químico de doenças
não infecciosas, como o câncer.)
Os químicos produzidos naturalmente por
bactérias e fungos que agem contra outros
micro-organismos são chamados de antibióticos.
Os agente quimioterápicos preparados a partir de
compostos químicos em laboratórios são chamados
de drogas sintéticas.
Ehrlich especulou sobre uma “bala mágica” quepudesse combater e destruir o patógeno sem
prejudicar o hospedeiro.
- Ehrlich lançou-se em busca dessa bala mágica.
Em 1910, após testar centenas de substâncias, ele
descobriu um agente quimioterápico chamado de
salvarsan, um derivado de arsênico, efetivo contra
a sífilis. O agente foi chamado de salvarsan por ter
sido considerado a salvação contra a sífilis e conter
arsênio.
No final da década de 1930, os pesquisadores
desenvolveram outras drogas sintéticas que podiam
destruir micro-organismos. A maioria dessas
drogas era derivada de corantes. Isso aconteceu
porque os corantes, sintetizados e produzidos para
tecidos, eram rotineiramente testados em relação à
atividade antimicrobiana pelos microbiologistas,
que procuravam a “bala mágica”. Além disso, as
sulfonamidas (drogas derivadas da sulfa) foram
sintetizadas no mesmo período.
Descoberta dos antibióticos:
O primeiro antibiótico foi descoberto por acidente.
Alexander Fleming, um médico e bacteriologista
escocês, quase descartou algumas placas que
tinham sido contaminadas por fungos. Felizmente,
ele resolveu observar novamente o curioso padrão
de crescimento sobre as placas contaminadas. Ao
redor dos fungos existia uma área clara onde o
crescimento bacteriano tinha sido inibido.
- Fleming estava observando um fungo que podia
inibir o crescimento de uma bactéria.
Fleming chamou o inibidor produzido pelo fungo
de penicilina. Assim, a penicilina é um antibiótico
produzido por um fungo.
- Uso e produção em larga escala a partir dos anso
40.
Progressos recentes:
- Estudos sobre a resistência a drogas: o
aparecimento e a dispersão de novas linhagens de
micro-organismos que são resistentes aos
antibióticos. Com o passar dos anos, cada vez mais
micróbios têm desenvolvido resistência a
antibióticos que antes eram efetivos contra esses
micro-organismos.
- Muitos compostos químicos antimicrobianos são
tão tóxicos para os humanos que não têm uso
prático; eles matam os micro-organismos
patogênicos, mas também prejudicam o hospedeiro
infectado.
- Desenvolvimento de vacinas
- Identificação de vírus
Novos ramos da microbiologia:
- Bacteriologia
- Micologia
- Parasitologia
- Virologia
- Imunologia
- Genética microbiana e biologia molecular
CLASSIFICAÇÃO DOS SERES VIVOS:
Características comuns a todos:
- Células envoltas por membrana plasmática.
- ATP como fonte de energia.
- Armazenam suas informações genéticas no DNA.
- Resultado da evolução de um descendente
comum. Charles Darwin: a teoria da seleção
natural.
5 Reinos (animalia, plantae, fungi, monera e
protista).
Reino - filo - classe - ordem - família - gênero -
espécie.
- Existência de dois tipos de células procarióticas
(Bactérias ou Archaea) e um tipo de células
eucarióticas.
- Diferenças: rRNA, estrutura das membranas
lipídicas, tRNA,sensibilidade a antibióticos.
Cronômetro evolucionário:
Características para escolha:
1) A molécula deve estar distribuída universalmente
pelos grupos escolhidos para o estudo.
2) Tem que ser funcionalmente homóloga em cada
organismo (comparações filogenéticas tem que
começar com moléculas de função idêntica).
3) É crucial em sequências de comparação ser capaz
de alinhar adequadamente 2 moléculas para
identificar regiões de sequências homólogas e
heterólogas.
- RNA ribossomal:
Procarioto (5S, 16S e 23S)
Bactéria RNAr 16S ( 1500 nucleotídeos)
Bactéria RNAr 23S ( 2900 nucleotídeos)
- Contém várias regiões de seqüências altamente
conservadas.
Excelente cronômetro filogenético.
Carl Woese (1978) propôs elevaer ester 3 tipos de
células pra um nível acima do Reino, denominado
Domínio.
- Análise molecular do RNAr 16s
Atualmente: 3 domínio
EUCARIOTOS E ORGANELA:
Célula original: sem núcleo
Teoria: dobraduras internas da membrana –
núcleo verdadeiro
Núcleo → conjunto de moléculas de DNA que se
combinaram e segregaram a um envelope
lipoprotéico junto com fibras do aparato mitótico
Células Eucarióticas Primitivas: Não continham
nem mitocôndria nem cloroplasto
Endossimbiose: incorporação de organismos
quimiorganotróficos e fototróficos
Uma bactéria aeróbica estabeleceu residência no
citoplasma de um eucarioto primitivo, suprindo esta
célula com energia, numa troca por estabilidade,
proteção ambiental e suprimento nutricional. -
Dando origem à mitocôndria.
Bactéria aeróbia - Mitocôndria
Cianobactéria - cloroplasto
HIERARQUIA TAXONÔMICA:
Procariotos: Domínios - Archaea e Bacteria.
Espécie procariótica: definida de maneira
diferente das espécies eucarióticas (grupo de
organismos intimamente relacionados que podem
reproduzir entre si).
A divisão celular em bactérias não está
diretamente ligada à conjugação sexual.
Espécie procariótica: população de células com
características similares.
Classificação dos procariotos:
Os membros das espécies bacterianas são
essencialmente semelhantes entre si, porém,
distintos dos membros das outras espécies,
geralmente com base em várias características.
O “crescimento” de uma bactéria em um meio de
cultivo, por um dado tempo é chamado
CULTURA. Se for meio sólido, pode ser chamado
de COLÔNIA.
COLÔNIA = clone (população derivada de uma
única célula), consequentemente, tem-se uma
cultura pura quando somente existem indivíduos
da mesma espécie.
Todas as células no clone devem ser idênticas.
Entretanto, culturas puras de uma mesma espécie
não são idênticas em todas as características.
Cada um desses grupos são chamados de
LINHAGENS.
As linhagens são identificadas por números, letras
ou nomes que seguem o epíteto específico.