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Microbiologia Básica 30-01-23 Introdução à microbiologia - A microbiologia é a área da ciência que estuda organismos que só podem ser visualizados com auxílio de microscópio. Incluem-se: Procariotos (bactérias, archeas), eucariotos (algas, protozoários, fungos), seres acelulares (vírus). ↳ Microrganismos tem muitas funções, como nossa microbiota, fixação de oxigênio nas plantas, indústria de alimentos, bebidas, medicamentos, entre outros. - São considerados vários microrganismos, e as formas de diagnóstico e identificação são muitas e são feitas considerando sua morfologia, estrutura, reprodução, fisiologia e metabolismo. - Os principais organismos estudados são as bactérias, os fungos, as algas e os protozoários. ↳ Vírus, apesar de não serem considerados vivos, possuem características de células vivas, e por isso são estudados como microrganismos. - Os microrganismos podem ser divididos a partir da forma a qual obtém sua fonte de energia. ↳ Fotossíntese: Processo no qual o microrganismo usa a energia na luz para converter dióxido de carbono em água e açúcares. Tipos de microscópios • Ópticos: Encontrado na maioria das instituições de ensino. Capaz de fazer aumento até 2000x. • Eletrônico de transmissão: Pode fazer aumento em até 100.000x. Encontrados em centros e laboratórios de pesquisa, pois são custosos. • Eletrônico de varredura: Capaz de emitir imagem do microrganismo em 3D, usado geralmente em laboratórios de pesquisa. ↳ Absorção: Captação de nutrientes químicos dissolvidos na água. ↳ Ingestão: Entrada de partículas de alimentos não dissolvidas. - Os microrganismos pertencem aos seguintes reinos: ↳ Monera: Procariotos, realizam absorção) ↳ Protista: Eucariotos unicelulares. Ex.: Algas (realizam fotossíntese), protozoários (ingestão) e fungos (absorção). ↳ Fungi: Eucariotos. Ex.: Bolores e leveduras (absorção). Bactérias - Grande grupo de procariotos e corresponde a microrganismos que podem ser patogênicos ao homem e que podem ser encontrados no solo, nas águas e na microbiota. - São seres unicelulares, simples, sem membrana nuclear, tendo o citoplasma como estrutura principal. - O núcleo fica enovelado sem separação e a sua reprodução se dá de forma assexuada, por fissão binária. - Seu tamanho é da ordem de micrômetros e podem ser observados em microscopia ótica, diferente dos vírus, que são bem menores. Importância das bactérias - Reciclagem de matéria orgânica; - Fixação de nitrogênio nas plantas; - Envolvidas na produção do alimentos através do processo de fermentação; - Produção de antibióticos como a estreptomicina e a ampicilina; - Envolvidas em patologias nos seres humanos e animais (tuberculose, cólera...). 1) Estrutura bacteriana Parede celular - Envolvida na proteção, resistência da bactéria, atividades enzimáticas. Fonte: Brasil Escola[1] Membrana plasmática - Relacionada com transporte de substâncias e atividades enzimáticas. - É um pouco mais seletiva do que a parede celular. Flagelos - Estruturas alongadas responsáveis pela locomoção da bactéria. Fímbrias - Estruturas menores que os flagelos responsáveis pela adesão das bactérias em outras estruturas. Citoplasma - Constituído basicamente de água, mas também fornece sustentação para a célula através de filamentos e túbulos proteicos. Ribossomos - Responsável pela síntese de proteínas. DNA - Material genético da célula, fica enovelado no citoplasma sem a presença da carioteca. Plasmídeo - Estruturas de DNA extracromossomial importante nos mecanismos de defesa das bactérias e transferência de características entre bactérias, que permite uma melhor resistência. 2) Tipos morfológicos - Podem se apresentar em 3 tipos morfológicos fundamentais: bastonetes, espirilos (espiroquetas) e cocos. 2.1) Cocos - Possuem formato arredondado e podem ser esféricos, elípticos, em forma de ponta de lança, piriformes, entre outros. Fonte: Vecteezy [2] - Podem formar diferentes arranjos de acordo com sua divisão celular em um plano ou dois. ↳ Diplococos: Cocos agrupados em pares de dois, em um único plano. ↳ Estreptococos: Várias cocos dispostos em cadeia como um cordão de pérolas, em um único plano. ↳ Tétrades: Grupos de 4 cocos unidos em divisão de dois planos ↳ Sarcinas: Grupos de 8 cocos unidos de forma semelhantes a um cubo em divisão em 3 planos. ↳ Estafilococos: Cocos agrupados de forma aleatórias, semelhante ao formato de um cacho de uvas, em divisão de muitos planos. - São exemplos de cocos: Micrococcus (M. luteus, M. glutamicum...), Neisseria (N. meningitidis, N. gonorrhoae...), Streptococcus (S. pyogenes, S. equi, S. agalactiae, S. pneumoniae, S. bovis...), Staphylococcus (S. aureus, S.hycius, S.epidermidis...), Enterococcus, Lactococcus, Sarcina e Gaffkia. 2.2) Bacilos ou bastonetes - São longos ou curtos com a extremidade reta ou de ponta arredondada, ou curvos em forma de vírgula. - Se apresentam em sua grande maioria de forma isolada, porém pode ocorrer arranjo aos pares, formando diplobacilos, ou em cadeias, formando os streptobacilos, e cocobacillus, que são um meio termo entre as duas formações. - Dependendo do gênero, fase de crescimento ou composição do meio de cultura, essas bactérias podem apesentar arranjos com crescimento em paliçada. Fonte: Adobe Stock[3] - São exemplos de bacilos: Enterobacteriaceae (E. coli, Salmonella, Enterobacter, Klebsiella pneumoniae...), Bacillus (B. anthracis, B. cereus, B. thuringinensis, B. lichieniformis, B. polymyxa...), Clostridium (C. botulinum, C. tetani, C. chauvoei, C. perfringens...), Corynebacterium (C. diphteriae, C. pyogenes, C. renale...), e Lactobacillus. 2.3) Vibrios - Possuem formato de vírgula. - São exemplos de vibrios: Campylobacter, (C. fetus, C. jejuni, C. coli...) e Vibrio (V. cholerae, V. parahaemolyticus...). 2.4) Espirilos - Possuem forma de espiral, espiralar ou saca-rolhas. - São exemplo de espirilos: Spyiillum sp., Treponema pallidum, T. bryanti, Borrelia recurrentis (doença de Lyme) e Leptospira. Fungos - Pertencem ao Reino Funghi e cerca de 100.000 espécies já foram descritas. - Possuem uma grande importância na decomposição da matéria orgânica, de onde tiram seus nutrientes. ↳ Fungos podem se associar à raízes de plantas formando microrrizes, que melhoram a absorção de fósforo para essa planta. Fungos na alimentação e indústrias - Há uma grande importância dos fungos na indústria, como a sua fermentação alcoólica que é usada para obtenção de álcool em bebidas alcoólicas e no crescimento dos pães na panificação. - Fungos também podem ser comestíveis, como Champignon e o Shiitake. - Podem ser usados na produção de medicamentos, ácidos orgânicos (ácido cítrico, por exemplo) e hormônios vegetais. - São usados na maturação de queijos, como o roquefort e o gorgonzola. Características gerais dos fungos - São organismos eucariotos, ou seja, possuem separação do núcleo no citoplasma. - São heterotróficos, portanto não são capazes de sintetizar seu próprio alimentos. - Salvo algumas exceções, possuem parece celular formada por β- glucanas e quitina (β-glucana + celulose nos oomicetos). - Sua nutrição se dá por digestão externa enzimática seguida de absorção. - Salvo algumas exceções, não são móveis. - Seu carboidrato de reserva é o glicogênio. - Geralmente são filamentosos e multicelulares, mas existem fungos unicelulares. - Podem ser saprófitos (vida livre, não causam doenças), parasitas (causam doenças) ou simbiontes (parasitas que causam benefício ao hospedeiro). Ciclo de vida do zigomiceto (tipo de fungo) - Sua reprodução é assexuada, através da produção de um esporângio, que se rompe para liberar esporos, que germinam e formam hifas. - As hifas cresceme formam o micélio vegetativo, que forma os gametas em suas extremidades. Esse processo é chamado de plasmogamia, onde são formados o zigosporo. - Posteriormente ocorre a cariogamia e o processo de meiose, onde o zigoto produz o esporângio, de onde os esporos são liberados, que germinam e iniciam um novo ciclo. Vírus - São agentes causadores de infecções em seres humanos, animais, vegetais e bactérias. - Não possuem organelas e não fazem seu metabolismo próprio, por isso os chamamos de parasitas intracelulares obrigatórios, pois necessitam da célula de um hospedeiro para seu material genético ser replicado, portanto não têm a capacidade de se desenvolver fora de um ambiente celular. - São muito menores que uma bactéria, podendo adentrá-la, de 20 a 1000nm, por isso só podem ser visualizados usando um microscópio eletrônico. 1) Características distintivas - Tipo de material genético, DNA ou RNA (vírus não possuem os dois concomitantemente); - Tamanho e forma; - Podem ou não possuir um envelope chamado capsídeo, que confere proteção ao vírus; - São constituídos de genoma simples. 2) Estrutura viral - Chamada de vírion, é uma partícula viral infecciosa completa, totalmente desenvolvida. - É composta pelo seu material genético (DNA ou RNA) e envolto por um revestimento proteico chamado de capsídeo, que confere proteção contra o ambiente. - O envelope é um derivado da membrana plasmática da célula que o vírus está infectando, formada por fosfolipídeos e proteínas. 3) Replicação Adsorção - Ligação do vírus à célula hospedeira. Penetração e desnudamento - O vírus entra na célula e o capsídeo é rompido liberando o material genético. Transcrição - Caso o vírus possua DNA, ele é transcrito pela célula, que forma o RNA mensageiro, que codificam as proteínas virais precoces. Biossíntese - O material genético viral será replicado e as proteínas virais serão codificadas. Tradução tardia - Sintetização das proteínas do capsídeo. Maturação - Os vírions se tornam maduros. Liberação - Os novos vírus deixam a célula hospedeira. Fonte: Escola Kids [4] Protozoários 1) Características gerais - Seres heterotróficos e aeróbios em sua grande maioria. - Podem reproduzir-se assexuadamente, por fissão binária ou brotamento, ou sexuada. - São seres unicelulares, podendo viver em colônia em vida livre ou como parasitas. - Podem estabelecer relação benéficas com outros seres. 2) Divisão - Se dá através da diferenciação de suas estruturas de locomoção: ↳ Rhizopoda ou Sarcodínea: Possuem pesudópodes (falsos pés); ↳ Ciliata ou Ciliophora: Possuem cílios para sua locomoção; ↳ Flagelada ou Mastigophora: Possuem flagelos; ↳ Esporozoa: Não possuem nenhum tipo de estrutura de locomoção. 3) Ciclo de vida - Podem possuir dois tipos de ciclos de vida Monoxênico - Ciclo em que o protozoário necessita de apenas um hospedeiro para completar seu ciclo de vida. ↳ Ex.: Entamoaeba histolitica (amebíase), Giardia lamblia (giardíase) e Trichomonas vaginalis (tricomoníase) possuem como hospedeiro definitivo o ser humano. Heteroxênico - Protozoários que precisam de dois ou mais hospedeiros para completar seu ciclo de vida. ↳ O Plasmodium tem como hospedeiro intermediário (abriga o protozoário na sua forma jovem, que faz reprodução assexuada) o ser humano e como hospedeiro definitivo (aquele que abriga o protozoário na sua forma de reprodução sexuada), o mosquito do gênero anopheles. ↳ O Trypanosoma cruzi tem como hospedeiro intermediário o inseto barbeiro e como hospedeiro definitivo o ser humano. ↳ A Leishmania possui como hospedeiro intermediário o mosquito-palha e como hospedeiro definitivo, o ser humano. 4) Protozooses - Denominação para doenças causadas por protozoários. 4.1) Amebíase - Doença causada pela Entamoeba histolitica. - Tem como principais sintomas lesões intestinais, desinteria e fezes com sangue. - Sua prevenção se dá com a correta higiene das mãos, dos alimentos e consumo de água filtrada ou fervida. Ciclo da Entamoeba histolitica - Este protozoário possui duas formas de vida: cistos e trofozoítos. - Um alimento contaminado com cistos pode ser ingerido e alcançando o intestino, se transformam em trofozoítos, que realização a divisão binária, assexuada, que dá origem à novos trofozoítos, que serão responsáveis pelos sintomas. - Alguns trofozoítos sofrerão um processo de encistamento, onde formarão novos cistos, que serão eliminados nas fezes e podem contaminar a água e outros alimentos para iniciar um novo ciclo biológico. 4.2) Malária - Doença causada pelo Plasmodium vivax. Ciclo de vida do Plasmodium vivax - O mosquito do gênero anopheles contaminado possui esporozoítos de P. vivax em seu aparelho sugador. - Através da picada do mosquito, os esporozoítos entram no ser humano e migram da corrente sanguínea para os hepatócitos, onde sofrem processo de esquizogonia formando os merozoítos, que são liberados para a corrente sanguínea. - Merozoítos entram nas hemácias e lá se desenvolvem, onde crescem e formam novos merozoítos. - A hemácia se rompe e libera os merozoítos que podem infectar novas hemácias ou se transformarem na forma gametócita feminina ou masculina. - Um novo mosquito pode picar o ser humano infectado e sugar os gametócitos presentes na corrente sanguínea. - No intestino no mosquito, os gametócitos formarão zigotos que formam esporozoítos, que migram para seu aparelho sugador e reiniciam o ciclo. - Neste ciclo, ocorre no ser humano a reprodução assexuada, com os merozoítos e no mosquito anopheles a reprodução sexuada com os gametócitos formando esporozoítos. Referências das imagens [1] https://brasilescola.uol.com.br/biologia/bacterias.htm [2] https://pt.vecteezy.com/arte-vetorial/8131493-grafico-de-ilustracao- vetorial-de-diferentes-tipos-de-bacterias-de-coco [3] https://pt.dreamstime.com/ilustra%C3%A7%C3%A3o-stock-tipos-de- bact%C3%A9rias-bacilos-image71969984 [4] https://escolakids.uol.com.br/ciencias/virus.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/bacterias.htm https://pt.vecteezy.com/arte-vetorial/8131493-grafico-de-ilustracao-vetorial-de-diferentes-tipos-de-bacterias-de-coco https://pt.vecteezy.com/arte-vetorial/8131493-grafico-de-ilustracao-vetorial-de-diferentes-tipos-de-bacterias-de-coco https://pt.dreamstime.com/ilustra%C3%A7%C3%A3o-stock-tipos-de-bact%C3%A9rias-bacilos-image71969984 https://pt.dreamstime.com/ilustra%C3%A7%C3%A3o-stock-tipos-de-bact%C3%A9rias-bacilos-image71969984 https://escolakids.uol.com.br/ciencias/virus.htm