Introdução à Microbiologia

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
CENTRO DE CIÊNCIAS 
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA 
 Estudar a morfologia, nutrição, reprodução, 
genética, bioquímica, classificação, identificação e 
controle dos micro-organismos. 
 Patogênicos (causadores de doenças) 
 
 Decompõem detritos orgânicos 
 
 Incorporam nitrogênio gasoso em compostos químicos 
(reciclando elementos químicos entre o solo, a água, os 
seres vivos e o ar) 
 
 
Produzem importantes substâncias químicas industriais. 
Ex: etanol e acetona 
 
Produzem comidas e bebidas fermentadas. Ex: Vinagre, 
Chuchutre, queijo, pão, etc. 
 
Produtos utilizados em manufaturados (ex: celulase); e 
no tratamento de doenças (ex: insulina) 
 Stone-washing: Brim + maleável. Trichoderma produtor de 
celulase; 
 Cotton: Gluconacetobacter produz algodão e poliéster com 
menor impacto ambiental; 
 Branqueamento: H2O2 como agente branqueador mais 
seguro do que o Cloro; utilização de leveduras produtoras de 
peroxidase; 
 Índigo: Escherichia coli 
 Plástico: Polihidroxialcanoato 
 Conhecimento dos micro-organismos permite: 
 Prevenir/diminuir a deterioração de alimentos; 
 Evitar/combater a ocorrência de doenças; 
 Também torna possível, através das técnicas 
assépticas, a prevenção da contaminação em 
hospitais, na prática ambulatorial cotidiana e em 
laboratórios de microbiologia 
 Linnaeus estabeleceu o sistema de nomenclatura 
científica 
 Nomenclatura binomial  cada organismo 
recebe um nome específico com 2 caracteres: o 
gênero e o epíteto específico. 
 Em destaque: em itálico, negrito ou sublinhado. 
 O gênero deve ser escrito em maiúsculo, e o 
epíteto específico, minúsculo. 
 São latinizados. 
 Podem servir para: 
 designar características do micro-organismo 
 homenagear um pesquisador 
 Descrever hábitos das espécies 
 Homenagem ao seu descobridor  Theodor 
Escherich 
 Descreve ainda o habitat da bactéria  o intestino 
grosso, ou cólon 
 Bactéria comumente encontrada na pele e mucosa 
nasal humana 
 Descreve o arranjo em cacho (Staphylo) e a forma 
esférica (coccus) das células desta bactéria 
 O epíteto específico (aureus = ouro) também 
descreve o aspecto das colônias dessa bactéria 
 Após o primeiro uso no texto, os nomes científicos 
podem ser abreviados com a primeira letra (em 
maísculo) do gênero, seguida do epíteto específico: 
 Escherichia coli e Staphylococcus aureus são 
encontrados no corpo humano. E. coli é encontrada no 
intestino grosso, e S. aureus, na pele. 
 Bacteria 
 Archaea 
 Fungi 
 Protozoa 
 Algae 
 Vírus 
 Parasitas multicelulares de animais 
Volvox sp. 
 Procariotos 
 Mais de 5.000 espécies conhecidas com novas 
espécies constantemente sendo descobertas. 
 Parede celular: peptideoglicano 
 Fissão binária 
 Obtenção de energia: 
 moléculas orgânicas 
 Inorgânicas 
 fotossíntese 
 Procarióticos 
 Parede sem peptidoglicano 
 pseudomureína 
 Habitats em ambientes 
extremos (extremófilos) 
 Classificados em: 
 Metanogênicos 
 Halófilos extremos 
 Termófilos extremos 
 Eucariotos 
 Parede celular: quitina 
 Fonte de energia: Compostos orgânicos 
 Podem crescer em condições secas e 
ácidas e tolerar um amplo espectro de 
temperatura 
 Fungos unicelulares  leveduras 
 Fungos multicelulares  Bolores e 
cogumelos. Formados pelo micélio 
 Micélio  massa formada pelo conjunto 
de filamentos que são chamados de 
hifas. 
 Acelulares 
 Material genético: DNA 
ou RNA 
 Parasitas intracelulares 
obrigatórios  inativos 
fora da célula hospedeira 
 Genoma é revestido por 
uma capa protéica  
capsídeo 
 Podem ser revestidos 
externamente por um 
envelope lipídico 
 Segundo Carl R. Woese (1978): Três Domínios 
 Bacteria 
 Archaea 
 Eukarya 
 Protistas 
 Fungos 
 Plantas 
 Animais 
(baseado em estudos de rRNA) 
 Bactérias já foram classificadas como plantas  
origem do termo “flora” (flora bacteriana, flora 
intestinal) para micro-organismos 
 Este termo foi substituído por microbiota 
 Micróbios normalmente presentes dentro ou na 
superfície do corpo é chamado de microbiota 
normal 
Microbiota Normal na língua humana 
 Previne o crescimento de micro-organismos 
patogênicos 
 Produz fatores de crescimento como ácido fólico e 
vitamina K 
 Resistência é capacidade do corpo para evitar 
doenças 
 Fatores de resistência: pele, suco gástrico ácido, e 
agentes antimicrobianos 
 São encontrados por todo o 
planeta e afetam todos os 
aspectos de nossas vidas 
 Suas atividades, como pequenos 
processos químicos, mantém 
ativo os ciclos da vida na Terra. 
 
© SGM, 2006 
 São essenciais para o ciclo dos 
nutrientes. 
 Bactérias fixadoras de 
nitrogênio ex. Rhizobium. 
 Enzimas específicas de fungos 
podem digerir celulose. 
 
 
 
 
Bactérias em raízes de planta 
 1g de solo: 10 bilhões de 
micro-organismos / 4 mil 
espécies 
 Ciclos biogeoquímicos 
 Manutenção da estabilidade 
de agregados 
 Na natureza, micro-
organismos podem existir 
como: 
 Células separadas, 
independentes; 
 Células que se aderem umas 
às outras e a uma superfície 
sólida, crescendo em massas 
 biofilmes 
 Crescem em rochas (lodo), 
tubos, dentes, mucosas e 
implantes médicos 
 Na Antártica existe uma 
variedade de micro-organismos. 
 Na maior parte do tempo eles 
estão congelados (latência), se 
tornando ativos somente por um 
pequeno período no verão. 
 Micro-organismos também foram 
encontrados em amostras 
geológicas profundas 
 
 
 
 
 
 
B
A
S
 
 (Pyrolobus fumarii  temperatura ideal: 106 °C) 
S
G
M
 A
rc
h
iv
e 
 
 Vasto número de micro-
organismos. 
 Inofensivos x prejudiciais 
Comunidade microbiana em 
uma tábua de cortar (cozinha) 
 Grande comunidade microbiana no corpo humano 
 Os residentes normais ajudam no combate contra 
os patogênicos. 
Entre os dedos dos pés Uma tosse 
 Entre 100 – 10.000 bactérias por cm²!!! 
Meias usadas Secreção nasal cera do ouvido 
S
G
M
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e 
 
S
G
M
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S
G
M
 A
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h
iv
e 
 
 Comunidade microbiana complexa. 
 Biofilmes microbianos  cáries. 
A
S
M
 
© SGM, 2006 
Microbiota oral 
© SGM, 2006 
“A boca humana saudável abriga uma enorme 
variedade de micro-organismos, como vírus, 
fungos, protozoários e bactérias. E essas últimas 
são as mais numerosas: há cerca de 100 milhões 
em cada mililitro de saliva. "Na boca, há mais de 
600 espécies diferentes de bactérias, das quais 
metade ainda não foi classificada", disse William 
Wade, do King's College London, principal autor do 
trabalho” 
 A minoria dos micro-organismos podem causar 
doenças em humanos, outros animais e plantas. 
 Doenças de plantas e animais causam um impacto 
significante na economia. 
 Para cada bactéria patogênica humana existem pelo 
menos 10 espécies inofensivas. 
Modelo de um 
vírus 
Orquídea infectada com o 
vírus do mosaico do tabaco 
Salmonella 
C
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R
ee
s 
 
© SGM, 2006 
 Os ancestrais das bactérias foram as primeiras 
formas de vida na terra 
 Os primeiros micro-organismos foram observados 
em 1673. 
 1665: Robert Hooke relatou que os seres vivos 
eram compostos de pequenas caixas, ou células. 
 1858: Rudolf Virchow acreditava que as células 
eram provenientes de outras células. 
 Teoria celular: todos os organismos vivos são 
compostos de células e se originam de células pré-
existentes. 
 1673-1723: Anton van 
Leeuwenhoek 
descreveu os 
organismos vivos 
 
 Primeiro a observá-
los, através de lentes 
de aumento (300x) 
 
  animálculos 
Antoni van Leeuwenhoek 
 Observou bactérias, protozoários, células 
do sangue e muitos outros organismos 
microscópicos 
 Geração espontânea (abiogênese): hipótese que 
os organismos vivos eram provenientes de matéria 
não-viva. Um “força vital” gerava a vida. 
 Biogênese:hipótese que os organismos vivos se 
originam a partir de uma vida pré-existente. 
 1861: Louis Pasteur demonstrou que os micro-
organismos estão presentes no ar 
Condições Resultados 
Caldo nutriente em frascos, 
aquecidos e não vedados 
Crescimento microbiano 
Caldo nutritivo em frascos, 
aquecidos, e então selados 
Sem crescimento 
microbiano 
Geração espontânea ou biogênese? 
 Químico e Biólogo francês, considerado o fundador da Microbiologia. 
 Frasco de Pasteur, em forma de S, manteve micróbios fora 
do caldo nutritivo, mas permitia a passagem de ar 
 1857–1914 
 Começou com o trabalho de Pasteur 
 Descobertas incluíram a relação entre micróbios e 
doenças, imunidade e drogas anti-microbianas 
 Pasteur mostrou que os micróbios são os 
responsáveis pela fermentação 
 Fermentação é a conversão enzimática de 
açúcar a álcool, utilizada para produção de 
cerveja e vinho 
 Também é utilizada na panificação, 
especialmente por leveduras 
 Crescimento microbiano é também 
responsável pela deterioração dos alimentos 
 As bactérias que usam álcool e produzem 
ácido acético, estragam (azedam) o vinho 
por transformá-lo em vinagre (ácido acético) 
 Pasteur demonstrou que 
estas bactérias deteriorantes 
do vinho podiam ser mortas 
por uma quantidade de calor 
pequena o suficiente para 
não evaporar o álcool 
presente no vinho. 
 Pasteurização é a 
aplicação de calor de alta 
temperatura por um curto 
período 
 1835: Agostino Bassi mostrou que uma doença do 
bicho-da-seda era causada por um fungo; 
 1865: Pasteur acreditou que outra doença do bicho-
da-seda era causada por um protozoário 
 1840: Ignaz Semmelweis recomendava a lavagem 
das mãos para prevenir a transmissão da febre 
puerperal de uma parturiente a outra 
 1860s: Aplicando o trabalho de Pasteur que 
mostrou que os micróbios do ar podem 
estragar alimentos e causar doenças em animais, 
Joseph Lister usou um desinfetante químico para 
prevenir infecções de feridas cirúrgicas. 
 1876: Robert Koch provou 
que uma bactéria causa 
antraz e forneceu as etapas 
experimentais, os 
Postulados de Koch, para 
provar que um micro-
organismos específico 
provoca uma doença 
específica. 
 Físico que construiu o primeiro microscópio composto 
 Estudo do antraz 
 Postulados de Koch 
 Técnicas para obtenção de culturas puras 
 Técnicas de coloração 
 Estudos com Mycobacterium tuberculosis 
 Descrição de Vibrio cholerae 
 1905 - Prêmio Nobel de Medicina 
 
2) O patógeno deve ser isolado do 
hospedeiro e crescer em cultura 
pura; 
 
3) O patógeno da cultura pura deve 
causar a doença quando inoculado 
em organismos sadios; 
 
4) O isolado do último hospedeiro deve 
ser o mesmo patógeno do 
organismo inicial 
 
O patógeno suspeito deve estar 
presente em todos os organismos 
doentes ou mortos pela doença; 
O patógeno deve ser isolado do 
hospedeiro e crescer em cultura 
pura; 
O micro-organismo é identificado 
O patógeno isolado da cultura pura deve causar a 
mesma doença quando inoculado em organismos 
sadios; 
Com a doença ou morte do animal, o micro-
organismo deve ser isolado do novo hospedeiro 
O patógeno é identificado e é confirmada a 
infecção pelo mesmo micro-organismo. 
O micro-organismo deve ser isolado do 
novo organismo e crescer em cultura pura 
Colônia 
 Edward Jenner 
 1796: Jenner inoculou o vírus da varíola bovina 
numa pessoa, a qual ficou protegida da infecção 
pela varíola humana 
 A palavra vacinação é derivada da palavra “vacca” 
 Essa proteção é chamada de imunidade 
 1928: Alexander Fleming 
descobriu o primeiro antibiótico, 
acidentalmente 
 Um fungo contaminante, o 
Penicillium, produzia penicilina, 
que matava Staphylococcus 
aureus 
 Abriu caminho para o tratamento 
de doenças infecciosas com 
antibióticos. 
 A separação, a purificação e o teste da penicilina foram feitas em 
1939 pelos britânicos: Ernst Boris Chain e Howard Florey 
 1940: Penicilina foi testada clinicamente e houve sua produção e 
utilização em massa. 
 Os três pesquisadores dividiram o Prêmio Nobel de 1945. 
 O tratamento anti-microbiano com compostos químicos é 
chamado de quimioterapia 
 Agentes quimioterápicos que são utilizados para combater 
doenças infecciosas podem ser drogas sintéticas ou 
antibióticos 
 Antibióticos são produzidos por micro-organismos 
(bactérias ou fungos) e que inibem ou matam outros micro-
organismos 
 Modelo Biológico Experimental 
 Facilmente cultivados in vitro 
 Ciclo de vida curto 
 Unidade genética e bioquímica 
 Simplicidade de experimentos 
 Reciclagem de elementos vitais 
 Biorremediação 
 Fixação Biológica de Nitrogênio 
 Produção de antibióticos 
 Produção de ácidos 
 Controle de pragas e insetos 
 Biotecnologia 
 Reciclagem de elementos vitais 
 As bactérias reciclam carbono, nutrientes, enxofre e 
fósforo que podem então ser utilizados pelas plantas 
e animais 
 Algumas bactérias podem 
degradar matéria orgânica 
no esgoto 
 Outras podem degradar ou 
desentoxicar poluentes, 
como o óleo e o mercúrio 
 Micro-organismos 
patogênicos a insetos são 
alternativas a pesticidas 
químicos, prevenindo 
danos causados por 
insetos nas culturas 
agrícolas e na transmissão 
de doenças 
 Infecções por Bacillus 
thuringiensis são fatais 
para muitos insetos, mas 
inofensivas a outros seres, 
incluindo humanos, outros 
animais, e plantas. 
 Bacillus thuringiensis 
 Produção de toxina que atua no sistema digestivo 
do inseto. 
 Transgenia: gene da toxina pode ser incorporado no 
genoma da planta. 
 Biotecnologia  uso dos micro-organismos para 
produzir comida e compostos químicos 
 Prática muito antiga 
 Tecnologia do DNA recombinante permite às 
bactérias e fungos produzirem uma variedade de 
proteínas, incluindo vacinas e enzimas 
 Bactérias podem produzir proteínas cuja produção é 
defeituosa; Ex: insulina 
 No século XX surgiram as 
modernas indústrias de 
biotecnologia. 
 Produtos incluem antibióticos 
e outros remédios, enzimas e 
ingredientes alimentícios. 
 Alguns remédios vitais, como 
a insulina, são produzidos por 
micro-organismos 
geneticamente modificados. 
 
 
S
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iv
e 
 
© SGM, 2006 
 Quando um patógeno supera a resistência do 
hospedeiro, o resultado é a doença 
 Doenças Infecciosas Emergentes: novas doenças 
com incidência crescente 
 Síntese de produtos químicos como acetona, 
ácidos orgânicos, enzimas, álcoois, antibióticos. 
 Indústria de alimentos: produção de vinagre, 
picles, iogurtes, queijos, pães, bebidas, etc 
 
 Ciclagem de nutrientes 
 Fotossíntese 
 Decomposição e biodegradação 
 Fixação de Nitrogênio atmosférico 
 Microbiota natural de outros organismos 
 Produção de alimentos e combustível 
 Produção de antibióticos, toxinas e vacinas 
 Biotecnologia 
 Pesquisa básica.