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SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO .......................................................................................... 2 2 INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA ........................................................ 3 2.1 Áreas de aplicação da microbiologia ................................................ 10 3 A CÉLULA: UNIDADE FUNDAMENTAL DA VIDA QUE SE LIGA AO DNA ...........................................................................................................................12 3.1 Citoplasma ....................................................................................... 16 4 BACTÉRIAS: MORFOLOGIA E ESTRUTURAS .................................... 19 4.1 Morfologia......................................................................................... 20 4.2 Parede celular .................................................................................. 23 5 FUNGOS ................................................................................................. 26 6 VÍRUS ..................................................................................................... 38 7 ALGAS .................................................................................................... 43 8 PROTOZOÁRIOS ................................................................................... 46 9 EXEMPLOS DE PATOLOGIAS RELACIONADAS A BACTÉRIAS ....... 48 9.1 Tuberculose ...................................................................................... 49 9.2 Hanseníase ...................................................................................... 51 9.3 Leptospirose ..................................................................................... 53 10 EXEMPLOS DE PATOLOGIAS RELACIONADAS AOS FUNGOS .... 56 10.1 Candidíase ....................................................................................... 57 11 EXEMPLO DE PATOLOGIA RELACIONADA A ALGAS ................... 58 12 EXEMPLO DE PATOLOGIA RELACIONADA A PROTOZOÁRIOS .. 59 12.1 Toxoplasmose .................................................................................. 60 13 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................... 63 1 INTRODUÇÃO Prezado aluno! O Grupo Educacional FAVENI, esclarece que o material virtual é semelhante ao da sala de aula presencial. Em uma sala de aula, é raro – quase improvável - um aluno se levantar, interromper a exposição, dirigir-se ao professor e fazer uma pergunta, para que seja esclarecida uma dúvida sobre o tema tratado. O comum é que esse aluno faça a pergunta em voz alta para todos ouvirem e todos ouvirão a resposta. No espaço virtual, é a mesma coisa. Não hesite em perguntar, as perguntas poderão ser direcionadas ao protocolo de atendimento que serão respondidas em tempo hábil. Os cursos à distância exigem do aluno tempo e organização. No caso da nossa disciplina é preciso ter um horário destinado à leitura do texto base e à execução das avaliações propostas. A vantagem é que poderá reservar o dia da semana e a hora que lhe convier para isso. A organização é o quesito indispensável, porque há uma sequência a ser seguida e prazos definidos para as atividades. Bons estudos! 2 INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA No que diz respeito à sua origem etimológica, a Microbiologia derivou de três termos gregos distintos, a saber: mikros (pequeno), bios (vida) e logos (estudo). Esse fato evidencia a responsabilidade desta disciplina em analisar os organismos microscópicos, examinando suas estruturas, formas, características fisiológicas e bioquímicas, bem como sua reprodução e sua relação com o ambiente ou o hospedeiro, seja este benéfico ou prejudicial. A maioria dos microrganismos estudados consiste em organismos unicelulares, compostos por uma única célula que executa todas as funções vitais. Independentemente da complexidade do organismo em questão, a célula permanece como a unidade fundamental da vida, basicamente uma célula é composta por: ➢ Citoplasma: um complexo orgânico coloidal composto por lipídios, proteínas e ácidos nucleicos. ➢ Membrana plasmática: uma estrutura composta por uma bicamada fosfolipídica que delimita as células vivas, regula a entrada de solutos e separa o citoplasma do meio extracelular. ➢ Núcleo: a região que abriga o material genético do organismo. É importante notar que, ao contrário dos organismos eucariontes, os procariontes não possuem um núcleo delimitado por uma membrana chamada carioteca (CARVALHO, 2010). Sob uma perspectiva mais ampla, todos os sistemas biológicos compartilham algumas características comuns, como: ➢ capacidade de reprodução; ➢ capacidade de ingerir ou assimilar alimentos e nutrientes para crescimento e obtenção de energia; ➢ capacidade de excreção de produtos tóxicos; ➢ capacidade de adaptação e resposta a mudanças ambientais; ➢ susceptibilidade a mutações (CARVALHO, 2010). Todos os microrganismos possuem sistemas exclusivos que são alvo de estudo, considerando atividades genéticas, fisiológicas e bioquímicas cruciais para a manutenção da vida. Muitos desses organismos têm a capacidade de crescer e se reproduzir rapidamente, como é observado em algumas espécies bacterianas, que podem gerar até 100 gerações em cerca de 24 horas. Os processos metabólicos dos microrganismos apresentam semelhanças significativas com os de animais e plantas mais complexas. Um exemplo notável é o uso de glicose como fonte de energia pelas leveduras, processo que guarda semelhanças com o ocorrido nas células de mamíferos. Além disso, esses organismos possuem sistemas enzimáticos que desempenham papéis cruciais em suas funções biológicas (ACTOR, 2007). No século XIII, um frade chamado Robert Bacon (1220 - 1292) propôs a ideia de que doenças eram causadas por organismos invisíveis, uma teoria que também foi apoiada por médicos como Girolamo Fracastora (1478 - 1553) e Von Plenciz (1705 - 1786), embora nenhum deles pudesse apresentar evidências sólidas. Em 1665, o cientista Robert Hooke (1635 - 1703) conseguiu observar e descrever células em uma amostra de cortiça, sugerindo que tanto plantas quanto animais compartilhavam elementos fundamentais em comum, independentemente de sua complexidade (ACTOR, 2007). O cientista holandês Anton van Leeuwenhoek, que viveu entre 1632 e 1723, é amplamente reconhecido como o primeiro a observar e descrever protozoários e bactérias. Em suas observações, ele se referia a esses organismos microscópicos como pequenos seres vivos, utilizando uma linguagem que refletia a surpresa e o fascínio com essas descobertas inovadoras. O termo "bactéria" foi introduzido pelo zoólogo alemão Christian Ehrenberg (1785 - 1876), que usou a palavra bacterium para descrever esses microrganismos, que se assemelhavam a pequenos bastões. O interesse científico em microrganismos cresceu após sua descoberta, levando à busca pela origem da vida. Desde os anos 384 a.C. até 322 a.C., Aristóteles acreditava que os animais podiam surgir espontaneamente a partir de plantas, solo ou outros animais, uma ideia que persistiu até o século XVII. A base para essa teoria residia na observação de larvas durante o processo de decomposição da carne. No entanto, o pesquisador Francesco Redi (1626 - 1697) questionou essa explicação e conduziu um estudo no qual colocou carne em três recipientes: um aberto, um fechado e um coberto com gaze. As moscas, atraídas pelo cheiro da carne, depositaram ovos na carne e na gaze, resultando no desenvolvimento de larvas. No entanto, nenhum mosquito depositou ovos no recipiente fechado (Figura 1). Figura 1 – Experimento com carne de Francesco Redi Fonte: shre.ink/b1iw. Com a difusão da abiogênese (hipótese que conceituava que os seres vivos poderiam se originar de forma contínua e espontânea da matéria não viva), o naturalista John Needhamque significa "animal primitivo", foi atribuído a esses microrganismos devido à sua semelhança com animais no passado. Os protozoários são organismos heterótrofos que podem viver de forma isolada ou formar colônias, têm uma ampla distribuição em diversos ambientes, incluem ambientes aquáticos, solos e até mesmo ambientes extremos em termos de salinidade, temperatura, pH e pressão hidrostática. Algumas espécies de protozoários são parasitas de uma variedade de organismos, incluindo seres humanos (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Os protozoários de vida livre geralmente obtêm seu alimento através de fagocitose, embora alguns possam realizar fotossíntese. Eles são comuns em diferentes ambientes aquáticos, como plâncton, bentos, subsuperfície e em ambientes com condições extremas. Além disso, podem ser encontrados na superfície de rochas, na rizosfera de plantas, associados a algas, cianobactérias, zooplâncton, detritos e biofilmes, onde a comida é mais abundante. A maioria dos protozoários se reproduz assexuadamente, mas algumas espécies têm reprodução sexual. A reprodução assexuada envolve a duplicação do núcleo celular, seguida pela divisão da célula em duas, originando novos protozoários (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Os protozoários podem ser classificados de acordo com seu tipo de locomoção e a presença ou ausência de estruturas especiais de deslocamento. Assim, eles podem ser divididos em quatro grupos principais: flagelados, rizópodes, ciliados e esporozoários. ➢ Flagelados: estes protozoários utilizam flagelos para se locomoverem, vibrando essas estruturas em um líquido. Alguns flagelados são de vida livre, enquanto outros são parasitas, causando doenças em seres humanos e outros organismos. Exemplos incluem o Tripanossoma, a Leishmania e a Giardia. ➢ Rizópodes: os rizópodes, ou sarcodíneos, se locomovem e obtêm alimentos por meio de pseudópodes (falsos pés), que são alongamentos do citoplasma. As amebas são os principais representantes desse grupo, incluindo parasitas e espécies de vida livre. Um subgrupo especial de rizópodes são os foraminíferos, que têm carapaças ricas em cálcio e silício e desempenham um papel importante na formação de petróleo. ➢ Ciliados: os ciliados apresentam pequenos filamentos em torno do corpo chamados cílios, que são usados para locomoção e captura de alimentos. Exemplos incluem o balantidium, parasita comum em porcos, e o paramecium, encontrado em ambientes de água doce. ➢ Esporozoários: são parasitas e não têm capacidade de locomoção. Um exemplo bem conhecido é o plasmódio, causador da malária em seres humanos. Essa diversidade de protozoários desempenha papéis variados nos ecossistemas e inclui tanto organismos benéficos quanto patogênicos para outros seres vivos, isso inclui os humanos (Figura 19). Figura 19 - Protozoários Fonte: shre.ink/bTYX. 9 EXEMPLOS DE PATOLOGIAS RELACIONADAS A BACTÉRIAS As bactérias são responsáveis por uma ampla gama de patologias que afetam humanos e animais. Algumas das doenças bacterianas mais comuns incluem a infecção urinária, que pode afetar tanto o trato urinário baixo quanto o superior; a meningite bacteriana, uma inflamação grave das meninges; a tuberculose, causada pelo Mycobacterium tuberculosis; a pneumonia bacteriana, que pode ser causada por várias espécies bacterianas; a leptospirose, transmitida pela urina de animais; a gonorreia e a sífilis, ambas doenças sexualmente transmissíveis (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Essas doenças podem variar desde infecções superficiais até condições sistêmicas graves e são frequentemente tratadas com antibióticos. A prevenção muitas vezes envolve práticas de higiene adequadas e, em alguns casos, vacinação para evitar a transmissão desses agentes patógenos. Além disso, outras doenças bacterianas notáveis incluem o botulismo, o tétano e a hanseníase. A identificação precoce dessas doenças é importante para evitar complicações graves. O tratamento adequado e a prevenção são indispensáveis para controlar a disseminação dessas infecções. As bactérias são seres altamente interativos e, embora possam causar doenças, também desempenham papéis benéficos no organismo humano. A cooperação entre bactérias e humanos é complexa, e entender essa relação é vital para desenvolver estratégias eficazes de prevenção e tratamento. A educação sobre higiene pessoal e medidas preventivas é necessária para reduzir o risco de infecções bacterianas. Além disso, o uso responsável de antibióticos é para evitar a resistência bacteriana. A pesquisa contínua sobre as bactérias e suas interações com o corpo humano ajuda a melhorar os métodos de diagnóstico e tratamento dessas doenças. Com o avanço da medicina, novas terapias estão sendo desenvolvidas para combater infecções bacterianas resistentes a tratamentos convencionais. A conscientização sobre a importância da prevenção e do tratamento adequado é essencial para a saúde pública. As doenças bacterianas podem ter impactos significativos na saúde individual e coletiva, e sua prevenção é uma responsabilidade compartilhada entre indivíduos e sistemas de saúde (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). 9.1 Tuberculose A tuberculose é uma enfermidade infecciosa e contagiosa que tem como alvo principal os pulmões. A cada ano, são registrados aproximadamente 10 milhões de novos casos em todo o planeta, que resultam em mais de um milhão de óbitos. O advento da AIDS e a emergência de surtos de tuberculose resistente a medicamentos agravam ainda mais esse quadro. No contexto brasileiro, a tuberculose representa um sério desafio para a saúde pública, com profundas raízes de ordem social (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). A transmissão da tuberculose ocorre pelo ar, quando uma pessoa respira partículas contaminadas com o bacilo de Koch, o agente causador da doença. Esse contágio pode ocorrer em proximidade com um indivíduo com tuberculose pulmonar, mas também em locais públicos movimentados, como shoppings e cinemas, onde o bacilo de Koch pode permanecer no ar por longos períodos. Mesmo um tuberculoso que tosse em um ponto de ônibus pode contaminar outra pessoa que respire o ar contaminado, resultando no desenvolvimento da doença. É importante notar que a transmissão da tuberculose está restrita à forma pulmonar da doença; outros tipos, como a tuberculose miliar, óssea e ganglionar, não são transmissíveis de pessoa para pessoa. Além disso, um paciente com tuberculose pulmonar deixa de ser contagioso após 15 dias do início do tratamento adequado, desde que o siga rigorosamente, caso contrário, poderá transmitir a doença em qualquer estágio. Os sintomas mais comuns da tuberculose incluem tosse persistente com catarro e, em alguns casos, sangue, febre, fadiga, suores noturnos, inchaço no pescoço e perda de apetite. Se uma pessoa apresentar tosse por mais de três semanas, é fundamental que ela seja encaminhada a um médico ou profissional de saúde para realizar os testes necessários e determinar se possui a doença (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Enfatiza-se que certos grupos de risco, como fumantes e idosos, podem desconsiderar a tosse como um sintoma relevante, atribuindo-a a causas normais, como o tabagismo ou o envelhecimento. No entanto, esses grupos de risco devem estar atentos aos primeiros sinais e buscar assistência médica o mais rápido possível. O tratamento da tuberculose requer um período mínimo de seis meses e é essencial estabelecer uma relação de confiança entre o profissional de saúde e o paciente para garantir a adesão ao tratamento, minimizando o risco de abandono e facilitando a busca pela cura. É importante lembrar que um tratamento irregular pode complicar a doença e levar ao desenvolvimento de cepas resistentes aos medicamentos. No Brasil, os esquemas padronizados de tratamento para a tuberculose envolvemo uso de medicamentos como isoniazida (H), rifampicina (R), pirazinamida (Z) e etambutol (E). A maioria dos pacientes será tratada com esses esquemas e receberá acompanhamento na atenção básica. Veja a seguir uma ilustração que representa a bactéria causadora da tuberculose, bacilo de Koch (Figura 20). Figura 20 - Bacilo de Koch Fonte: shre.ink/bTYf 9.2 Hanseníase Uma enfermidade de natureza infecciosa e de progressão gradual, que se manifesta predominantemente por meio de sintomas e sinais dermatoneurológicos, caracterizados por lesões na pele e nos nervos periféricos, especialmente nas áreas dos olhos, mãos e pés. O comprometimento dos nervos periféricos é a marca distintiva dessa patologia, conferindo-lhe um significativo potencial para induzir incapacidades físicas, que podem eventualmente resultar em deformidades (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Essas incapacidades e deformidades podem acarretar uma série de desafios, como a redução da capacidade de trabalho, restrições na vida social e problemas de ordem psicológica. Elas também contribuem para a estigmatização e o preconceito associado à doença. Portanto, reforça-se a importância de ressaltar que a hanseníase é uma doença passível de cura, sendo que quanto mais cedo for diagnosticada e tratada, maiores são as chances de recuperação rápida do paciente. A transmissão da hanseníase ocorre por meio do contato físico próximo com pessoas doentes, embora também possa ser transmitida por via aérea após exposição frequente ao bacilo de Hansen (Figura 20). Essa transmissão não ocorre casualmente em encontros ou conversas ocasionais, mas requer um convívio íntimo e prolongado com pessoas infectadas. Normalmente, uma pessoa é considerada suspeita de ter hanseníase após um contato mínimo de 5 anos com um paciente infectado, geralmente dentro do ambiente familiar e de convivência próxima. É importante destacar que nem todas as pessoas expostas ao bacilo de Hansen desenvolvem a doença, uma vez que a maioria possui algum grau de resistência à infecção. Com a exposição contínua, a bactéria pode eventualmente vencer as defesas do organismo. Após a inalação, o bacilo alcança a mucosa respiratória das vias aéreas superiores, penetra na corrente sanguínea e se dissemina pela pele e pelos nervos. As manifestações clínicas da hanseníase incluem sintomas como sensação de formigamento, fisgadas ou dormência nas extremidades, manchas brancas ou avermelhadas na pele, frequentemente acompanhadas de perda de sensibilidade ao calor, frio, dor e tato (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Além disso, áreas da pele que aparentam ser normais podem apresentar alterações na sensibilidade e na secreção de suor, e podem ocorrer o aparecimento de caroços e placas em várias partes do corpo, bem como diminuição da força muscular, que levam à dificuldade em segurar objetos. O tratamento da hanseníase é geralmente de fácil administração, com uma duração que varia de seis a doze meses, dependendo do caso. É fundamental que as pessoas que apresentem sintomas procurem um médico para o diagnóstico, pois o tratamento adequado é essencial para evitar a transmissão da doença. O tratamento é oferecido gratuitamente pelo Sistema de Saúde Pública (SUS) e envolve a associação de medicamentos conforme os protocolos de poliquimioterapia (PQT/OMS). Para pacientes com hanseníase paucibacilar, o tratamento inclui rifampicina e dapsona, enquanto para pacientes com hanseníase multibacilar, o tratamento inclui rifampicina, dapsona e clofazimina. A Figura 21 ilustra de forma representativa o bacilo de Hansen: Figura 21 - Bacilo de Hansen Fonte: shre.ink/bTPC. 9.3 Leptospirose A leptospirose é uma doença infecciosa aguda provocada pela bactéria Leptospira, conforme ilustrado na Figura 22. Sua transmissão ocorre principalmente através da urina de animais infectados, com destaque para roedores sinantrópicos, como o Rattus norvegicus (ratazana de esgoto), o Rattus (rato de telhado) e o Mus musculus (camundongo), conforme ilustrado na Figura 23. Estes animais podem adquirir a infecção sem desenvolver a doença, tornando-se portadores da Leptospira e eliminando-a no meio ambiente. Isso resulta na contaminação da água, do solo e dos alimentos, sendo o Rattus norvegicus o principal vetor da bactéria. Além dos roedores, outros animais como ovinos, caprinos, caninos, suínos, bovinos e equinos também podem atuar como transmissores da doença (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Figura 22 - Bactéria leptospira Fonte: //x.gd/1J3rl Figura 23 – Ratazana de esgoto Fonte: shre.ink/nCRb. A transmissão da doença ocorre quando há exposição direta ou indireta à urina de animais infectados. A bactéria pode penetrar no organismo humano através da pele, especialmente se houver lesões, ou quando a pele permanece imersa por longos períodos em água contaminada. Além disso, a penetração também pode ocorrer por meio das mucosas. A água e a lama contaminadas desempenham um papel fundamental na transmissão da doença para os seres humanos (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Embora com rara frequência, outras formas de transmissão são possíveis, como o contato com sangue, tecidos e órgãos de animais infectados, transmissão acidental em laboratórios e a ingestão de água ou alimentos contaminados. A transmissão entre humanos é muito incomum e tem pouca relevância epidemiológica, ocorre principalmente através do contato com urina, sangue, secreções e tecidos de pessoas infectadas. As manifestações clínicas da doença incluem sintomas inespecíficos no início, como febre alta, mal-estar, dor de cabeça, dores musculares, cansaço e calafrios. Outros sintomas podem envolver dor abdominal, náuseas, vômitos, diarreia, olhos avermelhados, tosse, faringite e, em alguns casos, exantemas (manchas avermelhadas na pele), meningite e aumento dos linfonodos, baço e fígado. Em situações mais graves, podem ocorrer icterícia (olhos amarelados), manifestações hemorrágicas (equimoses, sangramentos nasais, gengivas e pulmões) e insuficiência renal, que levam ao torpor e até mesmo ao coma. O tratamento da doença envolve o uso de antibióticos e deve ser iniciado o mais cedo possível. Na fase precoce, são utilizados medicamentos como doxiciclina e amoxicilina. Na fase tardia, os medicamentos indicados incluem penicilina G cristalina, ampicilina, ceftriaxona e cefotaxima, sendo a escolha dependente da idade e do estado do paciente. A antibioticoterapia é eficaz, especialmente quando iniciada na primeira semana dos sintomas. 10 EXEMPLOS DE PATOLOGIAS RELACIONADAS AOS FUNGOS Os fungos são responsáveis por uma variedade de patologias que afetam humanos e animais, causando infecções que podem ser superficiais ou profundas. Algumas das doenças fúngicas mais comuns incluem a candidíase, que pode afetar mucosas e pele; a aspergilose, que atinge principalmente os pulmões; a histoplasmose, causada pela inalação de esporos presentes em fezes de morcegos; a meningite fúngica, que inflama as meninges; a pneumocistose, uma infecção oportunista que afeta principalmente pacientes imunocomprometidos; a esporotricose, transmitida por arranhões ou cortes em contato com solo contaminado; a onicomicose, que afeta as unhas; a frieira, uma infecção comum nos pés; e a paracoccidioidomicose, que atinge principalmente áreas rurais na América Latina (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Essas doenças fúngicas podem variar desde infecções cutâneas até condições sistêmicas graves e são frequentemente tratadas com medicamentos antifúngicos. A prevenção muitas vezes envolve práticas de higiene adequadas e, em alguns casos, medidas de proteção ao manipular solo ou plantas contaminadas. A conscientização sobre os sintomas e métodos de prevenção é fundamental para a saúde pública, especialmente em regiões onde essas infecçõessão mais comuns. 10.1 Candidíase A candidíase é uma infecção vaginal comum que é desencadeada pela presença de fungos pertencentes ao gênero Candida. A ocorrência da candidíase pode estar relacionada a um sistema imunológico enfraquecido ou à incapacidade das bactérias benéficas na vagina de controlar o crescimento excessivo do fungo Candida albicans (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Essas condições podem criar um ambiente propício para a proliferação da Candida, geralmente na forma da Candida albicans. Este tipo de fungo é naturalmente presente no corpo humano, mas o sistema imunológico normalmente o mantém sob controle. No entanto, quando o organismo está enfraquecido, como durante uma doença, ou passa por mudanças hormonais, como na gravidez, esses fungos podem se reproduzir de maneira descontrolada, resultando no desenvolvimento da candidíase. A transmissão da candidíase ocorre por meio do contato com secreções corporais, como saliva, pele, secreções vaginais e excrementos de pessoas infectadas. Além disso, pode haver transmissão vertical durante o parto. Essa infecção é mais comum nas mulheres e se desenvolve devido a fatores locais ou gerais que comprometem a sua resistência imunológica. As manifestações clínicas da candidíase variam de acordo com a região afetada: ➢ Candidíase vaginal: caracterizada por coceira na região vaginal, corrimento branco semelhante à nata de leite, odor desagradável, além de possíveis ardores e dor durante as relações íntimas. ➢ Candidíase no homem: geralmente assintomática, mas quando se manifesta, pode causar coceira, manchas vermelhas no pênis, leve inchaço, ardor ao urinar, feridas esbranquiçadas na glande e dor durante o contato íntimo. ➢ Candidíase oral (sapinho): comum em bebês e adultos com sistema imunológico enfraquecido, caracteriza-se por placas esbranquiçadas na boca, língua, céu da boca e garganta, acompanhadas de ardência e dor ao engolir. ➢ Candidíase na pele: provoca coceira e vermelhidão, principalmente em áreas de dobras da pele, ocorrem com maior frequência em pessoas com sistema imunológico enfraquecido. ➢ Candidíase intestinal: evidenciada pela presença de pequenos resíduos esbranquiçados nas fezes, indicam que a infecção atingiu a parede do intestino. O tratamento da candidíase é realizado com o uso de antifúngicos em forma de comprimidos ou pomadas prescritos por um médico, dependendo da gravidade e do tipo de infecção por Cândida. Alguns dos medicamentos utilizados incluem fluconazol, clotrimazol, nistatina e cetoconazol. 11 EXEMPLO DE PATOLOGIA RELACIONADA A ALGAS A maré vermelha é um fenômeno que pode ser de origem natural ou causado por ações humanas, resultando em um desequilíbrio ecológico. Esse processo decorre da rápida proliferação de microalgas dinoflageladas, também conhecidas como dinoflagelados pirrófitos. Não necessariamente apresenta uma coloração vermelha, podendo variar entre tons que vão do vermelho ao marrom, dependendo da intensidade do evento e das características da água (TORTORA; FUNKE; CASE, 2017). Os principais ambientes afetados por esse fenômeno são os estuários, onde rios encontram o mar. O aumento da proliferação dessas microalgas reduz a quantidade de luz disponível para a fotossíntese, levando à diminuição do oxigênio na água e à liberação de toxinas. Além disso, a maré vermelha pode alterar a temperatura e a salinidade do ambiente aquático, resultando na morte da vida aquática em um curto período de tempo. O crescimento de microalgas dinoflageladas também está associado à expansão de diatomáceas e cianobactérias, que contribuem para o consumo rápido do oxigênio. Dinoflagelados são organismos unicelulares com dois flagelos, frequentemente chamados de "microalgas" sendo conhecidos por causar a maré vermelha. A maioria dos dinoflagelados é fotossintetizante, mas também existem espécies heterótrofas e parasitas. A reprodução assexuada desses organismos é outro fator que contribui para a ocorrência da maré vermelha. As causas desse fenômeno incluem tanto fatores naturais quanto impactos humanos. Estudos recentes sugerem que a poluição resultante de atividades humanas pode contribuir para o aumento da maré vermelha, devido à eutrofização dos ambientes marinhos causada pelo despejo de nutrientes, especialmente de esgotos não tratados (TORTORA; FUNKE; CASE, 2017). Houve eventos significativos de maré vermelha que resultaram em danos ambientais, como na África do Sul, em 1962, e na Bahia, em 2007, onde grandes florações de dinoflagelados causaram a morte de toneladas de peixes e outros organismos aquáticos devido à asfixia. Além dos efeitos diretos sobre a vida aquática, a maré vermelha pode afetar indiretamente os seres humanos. Animais filtradores de água que sobrevivem ao fenômeno podem transportar toxinas para outros organismos, incluindo seres humanos, através da cadeia alimentar. O consumo de ostras contaminadas por essas toxinas pode causar paralisia temporária, e pessoas que vivem próximas a áreas afetadas pela maré vermelha podem enfrentar problemas respiratórios graves (TORTORA; FUNKE; CASE, 2017). 12 EXEMPLO DE PATOLOGIA RELACIONADA A PROTOZOÁRIOS Os protozoários são organismos unicelulares que podem causar uma variedade de doenças em humanos e animais. Algumas das patologias mais comuns incluem a toxoplasmose, causada pelo Toxoplasma gondii; malária, causada pelo Plasmodium sp. e transmitida pela picada do mosquito Anopheles; a amebíase, causada pela Entamoeba histolytica e transmitida por meio da ingestão de água ou alimentos contaminados; a giardíase, causada pelo Giardia lamblia e transmitida principalmente por água e alimentos contaminados; a doença de Chagas, causada pelo Trypanosoma cruzi e transmitida principalmente por triatomíneos; e a leishmaniose, causada pelo gênero Leishmania e transmitida por mosquitos flebotomos (TORTORA; FUNKE; CASE, 2017). Essas doenças podem variar desde infecções gastrointestinais até condições sistêmicas graves e são frequentemente tratadas com medicamentos específicos. A prevenção muitas vezes envolve práticas de higiene adequadas e medidas de controle vetorial para evitar a transmissão desses agentes patógenos. 12.1 Toxoplasmose O agente causador da toxoplasmose é um protozoário da família dos coccídeos, sendo um parasita intracelular obrigatório. Este parasita possui um ciclo biológico complexo e tem a capacidade de infectar praticamente todas as espécies de animais de sangue quente. A toxoplasmose é uma antropozoonose com distribuição global, afetando milhões de pessoas em todo o mundo. O Toxoplasma gondii, conforme ilustrado na Figura 22, que é o nome desse protozoário, é capaz de parasitar diversos tecidos de mamíferos e aves, demonstrando sua ampla gama de hospedeiros (TORTORA; FUNKE; CASE, 2017). A forma predominante de transmissão e propagação dos agentes patogênicos para a população humana ainda é a via oral. A infecção geralmente não apresenta sintomas, porém, em casos de infecção congênita ou em indivíduos imunossuprimidos, como aqueles com AIDS ou em tratamento com corticoides, sérios sintomas ou mesmo óbito podem ocorrer. Em relação às manifestações clínicas, alguns indícios incluem febre, calafrios e sudorese. Dor de cabeça, dor muscular e faringite são sintomas comuns. Muitas vezes, o quadro clínico se assemelha ao de uma gripe prolongada, dificultando um diagnóstico preciso. Manchas vermelhas na pele ou aumento do baço, conhecido como hepatoesplenomegalia, também podem se manifestar, tornando o quadro semelhante ao de mononucleose. A toxoplasmose pode também causar infecções pulmonares que resultam em tosse e dificuldade respiratória. Além disso, o toxoplasma pode levar à miocardite, uma inflamação cardíaca, resultando em sintomas semelhantes aos da insuficiência cardíaca (TORTORA; FUNKE; CASE,2017). No tratamento da toxoplasmose, os medicamentos mais comumente utilizados incluem a pirimetamina, a sulfadiazina, o trimetoprima-sulfametoxazol e a clindamicina. A pirimetamina e o trimetoprima atuam inibindo a enzima di-hidrofolato redutase, essencial para a síntese de DNA e RNA dos parasitas. As sulfonamidas, como a sulfadiazina, bloqueiam a dihidropteroato sintase, competindo com o ácido p- aminobenzóico (PABA) necessário para a síntese de ácido fólico pelos parasitas. Já a clindamicina interfere na síntese de proteínas, ligando-se à subunidade 50S do ribossomo, o que impede a tradução de mRNA em proteínas essenciais para o parasita. A seguir, uma ilustração do protozoário causador da toxoplasmose conforme a Figura 24: Figura 24 - Agente causador da toxoplasmose Fonte: //x.gd/ZPSNi. O tratamento de gestantes deve ser abordado com precaução e imediatismo. A pirimetamina é tóxica para a medula óssea, pois inibe a síntese de ácido fólico. Portanto, as pacientes devem receber ácido folínico (não ácido fólico, que anularia a ação terapêutica da pirimetamina) para prevenir efeitos adversos, como neutropenia, trombocitopenia e anemia. Nos casos em que a infecção fetal não for confirmada, o tratamento com espiramicina pode ser continuado ao longo de toda a gestação. Embora o benefício do tratamento durante a gestação ainda seja uma questão debatida, tem-se demonstrado que ele reduz a transmissão do parasita pela placenta e também atenua a gravidade dos sintomas nos recém-nascidos. 13 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ACTOR, J. K. Imunologia e microbiologia. Rio de Janeiro: Elsevier, 2007. AGUIAR, R.; SILFARNEY, D. Microbiologia & parasitologia. Fortaleza: Cursinho da Universidade EFIVEST, 2017. BROOKS, G. F. et al. Microbiologia médica de Jawetz, Melnick e Adelberg. Tradução: Cláudio M. Rocha de Souza. 26. ed. Porto Alegre: AMGH, 2014. CARVALHO, I. T. Microbiologia básica. Recife: EDUFRPE, 2010. FLINT, H. J. et al. The role of the gut microbiota in nutrition and health. Nature Reviews: Gastroenterology & Hepatology, [S. l.], v. 9, n. 10, p. 577-589, 2012. JUNQUEIRA, L. C. U.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 8. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005. LEVINSON, W. Microbiologia médica e imunologia. 13. ed. Porto Alegre: McGraw- Hill, 2016. LOPES, S.; RUSSO, S. Bio: volume único. 3. ed. São Paulo: Saraiva, 2013. REECE, J. B et al. Biologia de Campbell. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015. STRÜMMER, E. S. et al. A importância dos probióticos na microbiota intestinal humana. Revista Brasileira de Nutrição Clínica, [S. l.], v. 27, n. 4, p. 264-272, 2012. TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Microbiologia. 12. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.(1713-1781) realizou um experimento denominado "caldo nutritivo", no qual ele utilizava frascos abertos e fechados e os aquecia, mas depois de um tempo ele observou que os potes estavam contaminados com microrganismos. Needham imaginou que apenas aquecer o caldo nos potes já seria suficiente para eliminar os seres vivos, pensando que a matéria bruta, conjuntamente com o caldo nutritivo, apresentava uma força vital originando seres vivos a partir da abiogênese. Spallanzani concluiu que Needham não havia esterilizado o material adequadamente, permitindo a contaminação. No entanto, Needham argumentou que a fervura prolongada de Spallanzani teria destruído a "força vital" necessária para a geração espontânea de vida. Apesar disso, o experimento de Spallanzani reforçou as descobertas anteriores de Francesco Redi, que também haviam desafiado a teoria da abiogênese (ACTOR, 2007). Alguns anos mais tarde, dois outros pesquisadores conseguiram validar esses experimentos. O químico alemão Franz Schulze (1815 - 1873) em 1836 conduziu um experimento significativo no campo da microbiologia, no início do experimento, Schulze coletou amostras de diversos locais, garantindo uma variedade representativa de ambientes. As amostras foram então submetidas a um processo de cultivo em meios seletivos, que favorecem o crescimento de diferentes grupos de microrganismos, permitindo a observação da morfologia e o comportamento de crescimento das colônias. Ele passava o ar através de uma forte solução de ácido antes de inseri-lo na infusão de carne fervida dentro de um frasco lacrado. Enquanto isso, o médico alemão Theodor Schwann (1810 - 1882) forçou o ar através de tubos aquecidos antes de inseri-lo em um caldo estéril. Em ambos os casos, não ocorreu o desenvolvimento de microrganismos, no entanto, os defensores da geração espontânea argumentaram que tanto o calor quanto o ácido impediam o crescimento desses seres microscópicos (ACTOR, 2007). Outra confirmação veio do cientista francês Louis Pasteur (1822 - 1895). Pasteur queria demonstrar que microrganismos no ar eram responsáveis pela contaminação de líquidos, refutando a ideia da geração espontânea, que sugeria que a vida poderia surgir de matéria não viva. Ele preparou frascos de vidro com pescoços longos e curvados, que permitiam a entrada de ar, mas impediam a entrada de partículas maiores, como poeira e microrganismos. Também esterilizou o conteúdo dos frascos (geralmente um caldo nutritivo) aquecendo-os, matando assim quaisquer microrganismos presentes, logo após a esterilização, os frascos foram deixados ao ar livre. Os frascos com pescoços de cisne, que estavam protegidos da contaminação, permaneceram livres de microrganismos por longos períodos, em contrapartida, se os pescoços fossem quebrados ou se o caldo fosse exposto ao ar não filtrado, ele rapidamente se contaminava com microrganismos. Pasteur concluiu que a contaminação dos líquidos era causada por microrganismos presentes no ar, e não por uma geração espontânea. Esse experimento foi fundamental para o desenvolvimento da microbiologia e contribuiu para a aceitação da teoria germinal das doenças, influenciando práticas de esterilização e conservação de alimentos (ACTOR, 2007). O trabalho de Pasteur teve um impacto profundo na medicina, na biologia e na indústria alimentícia, levando ao desenvolvimento de vacinas, métodos de pasteurização e ao entendimento de doenças infecciosas. Ele é lembrado como um dos fundadores da microbiologia moderna (Figura 2). Figura 2 – Experimento de Louis Pasteur Fonte: //x.gd/99R9z. Finalmente, uma experiência conduzida pelo físico britânico John Tyndall (1820 - 1893) teve o objetivo de demonstrar a presença de microrganismos na poeira. Se um ambiente for mantido estéril e não receber a entrada de poeira transportada pelo vento, um caldo estéril não apresentará crescimento de micróbios por um período indefinido. Essas observações levaram Tyndall a desenvolver um método de esterilização conhecido como "esterilização em várias etapas" ou "técnica de Tyndall", que envolvia aquecer um meio de cultivo a uma temperatura que matava a maioria dos microrganismos, seguido por períodos de incubação para permitir que eventuais esporos germinassem e, em seguida, novos ciclos de aquecimento. Esse processo ajudou a demonstrar a importância da esterilização para a pesquisa microbiológica e teve um impacto significativo na prática de métodos de conservação e controle de microrganismos (ACTOR, 2007). Von Plenciz propôs a ideia de que certos organismos vivos poderiam ser a causa de diferentes doenças, variando de acordo com o agente causador. O médico Oliver Holmes (1809 - 1894) também defendeu essa teoria, sugerindo que a febre puerperal era contagiosa e transmitida por meio de um micróbio de uma mulher para outra, geralmente por meio de médicos e parteiras. Nesse contexto, o médico húngaro Ignaz Semmelweis (1818 - 1865) iniciou o uso de antissépticos em procedimentos obstétricos. Simultaneamente, Louis Pasteur começou a investigar métodos empregados na produção de cervejas e vinhos, identificando que a fermentação microbiana de grãos e frutas resultava na produção de álcool. Dessa forma, Pasteur recomendou a eliminação dos microrganismos indesejados por meio de um aquecimento intenso, suficiente para tornar os micróbios inofensivos, sem afetar o sabor das frutas. Isso levou à prática de aquecer sucos a uma temperatura entre 62 e 63 °C durante uma hora e meia, método posteriormente chamado de pasteurização em homenagem ao cientista. A pasteurização tornou-se o método predominante na fabricação de produtos lácteos e alimentos fermentados, persistindo até os dias atuais. Dentre outras áreas, o médico alemão Robert Koch (1843 - 1910) concentrou- se no estudo do carbúnculo hemático, uma doença que afeta gado caprino e bovino, mas pode ser transmitida aos seres humanos. Ele identificou bacilos distintos no sangue de animais doentes, caracterizados por extremidades angulares. Esses microrganismos foram cultivados em meios de cultura e observados sob microscopia. Koch observou que apenas uma cepa cresceu nos meios de cultura e, a partir disso, inoculou essa cepa em animais para verificar se eles adoeceriam e manifestariam sintomas de carbúnculo. Esse procedimento permitiu a Koch isolar os mesmos microrganismos que ele havia identificado no laboratório, demonstrando pela primeira vez que bactérias também podiam causar doenças em animais (ACTOR, 2007). Com base nesse experimento, Koch estabeleceu algumas hipóteses fundamentais, que incluem: a associação de um microrganismo específico a uma doença determinada; a capacidade de cultivar e isolar o microrganismo em laboratório; a capacidade do microrganismo isolado de gerar a doença esperada quando inoculado em animais; e a possibilidade de recuperar a mesma cultura do microrganismo a partir dos animais infectados no experimento. Os princípios da Biologia podem ser ilustrados por meio da exploração da Microbiologia, uma vez que os microrganismos apresentam muitas características que os tornam ferramentas ideais para a investigação de fenômenos biológicos. Eles oferecem sistemas específicos para a análise das reações fisiológicas, genéticas e bioquímicas que constituem a base da vida (ACTOR, 2007). Esses microrganismos podem ser convenientemente cultivados em tubos de ensaio ou frascos, ocupam menos espaço e demandam menos cuidados de manutenção do que plantas superiores e animais. Além disso, eles têm uma taxa de crescimento e reprodução extremamente rápida; algumas espécies bacterianas podem completar quase 100 gerações em apenas 24 horas. Os processos metabólicos dos microrganismos seguem padrões semelhantes aos observados em plantas superiores e animais. A microbiologia permite um estudo detalhadodos microrganismos, acompanha suas atividades vitais durante o crescimento, reprodução, envelhecimento e morte. Ao modificar o ambiente em que crescem, é possível alterar suas atividades metabólicas, regular seu crescimento e até fazer modificações em seu padrão genético, tudo isso sem necessariamente destruir o microrganismo. O estudo dos microrganismos é essencial, pios eles influenciam diretamente a vida humana e afetam os ecossistemas em todo mundo. É importante ressaltar a relevância desses organismos para que as crianças, desde os primeiros anos de escolaridade, compreendam sua importância tanto nos sistemas biológicos quanto em seu uso crescente nas novas tecnologias, especialmente na área de biotecnologia (ACTOR, 2007). Os principais grupos de microrganismos incluem protozoários, fungos, algas e bactérias. Embora os vírus não sejam considerados seres vivos, eles compartilham algumas características com células vivas e, portanto, são estudados como microrganismos. 2.1 Áreas de aplicação da microbiologia Numerosos aspectos do campo da Microbiologia são divididos em duas áreas principais: microbiologia básica e microbiologia aplicada. Na microbiologia básica, o foco recai sobre a investigação da natureza fundamental e das propriedades dos microrganismos. Essa área aborda questões relacionadas a diversos tópicos, tais como: ➢ Características morfológicas, que englobam a forma e o tamanho das células, composição química, entre outros aspectos. ➢ Características fisiológicas, compreendem as necessidades nutricionais específicas e as condições necessárias para o crescimento e a reprodução dos microrganismos. ➢ Atividades bioquímicas, exploram os mecanismos pelos quais os microrganismos obtêm energia. ➢ Características genéticas, incluem hereditariedade e variabilidade das características. ➢ Características ecológicas, que analisam a ocorrência natural dos microrganismos no ambiente e suas interações com outros organismos. ➢ Potencial de patogenicidade dos microrganismos, ou seja, sua capacidade de causar doenças. ➢ Classificação, que se concentra nas relações taxonômicas entre os diversos grupos de microrganismos. Por outro lado, a microbiologia aplicada se dedica a explorar como os microrganismos podem ser utilizados ou controlados para diversas finalidades práticas. Os principais campos de aplicação da microbiologia englobam a medicina, a produção de alimentos e laticínios, a agricultura, a indústria e o meio ambiente (ACTOR, 2007). Na indústria, por exemplo, microrganismos são empregados na síntese de uma ampla gama de substâncias químicas, desde ácido cítrico até antibióticos complexos e enzimas. Alguns microrganismos têm a capacidade de fermentar matéria orgânica de origem animal e humana e geram metano que pode ser coletado e utilizado como combustível. Na biometalurgia, as atividades químicas de bactérias são exploradas para extrair minerais de minérios de baixa qualidade, como cobre e ferro. A indústria petrolífera também utiliza bactérias e seus produtos, como exopolissacarídeos, para aprimorar a extração de petróleo de reservatórios rochosos. Na área ambiental, o foco está na pesquisa de microrganismos capazes de degradar poluentes específicos, como herbicidas e inseticidas. A microbiologia médica concentra-se nos microrganismos responsáveis por doenças humanas (patógenos) e está relacionada com a prevenção e o controle dessas doenças. Em conjunto com a engenharia genética, essa área de pesquisa desenvolve a produção de enzimas bacterianas capazes de dissolver coágulos sanguíneos, cria vacinas humanas que utilizam vírus de insetos e elabora testes laboratoriais rápidos para diagnosticar infecções virais, além de outras aplicações (REECE et al., 2015). Por fim, a microbiologia dos alimentos lida com as doenças que podem ser transmitidas por meio dos alimentos, como infecções causadas por salmonelas e intoxicações provocadas por estafilococos e clostrídios. Ela também se relaciona com aspectos positivos, como o uso de microrganismos na produção de alimentos e bebidas, como queijos, pães e cervejas. 3 A CÉLULA: UNIDADE FUNDAMENTAL DA VIDA QUE SE LIGA AO DNA O estudo dos seres vivos se tornou mais esclarecedor com a implementação da classificação dos seres vivos, o que possibilitou uma compreensão mais aprofundada das relações evolutivas. Os microrganismos, nesse contexto, são agrupados em três grandes domínios: Bacteria, Archae (arqueobactérias) e Eukarya (eucariontes), conforme proposto por Carl Woese, que comparou diferentes nucleotídeos de RNA. O domínio Bacteria engloba as bactérias "verdadeiras", ou seja, aquelas que são procariontes. O domínio Archae é composto pelas arqueobactérias, que anteriormente foram erroneamente classificadas como parte do grupo basal das bactérias e também são procariontes. Já o domínio Eukarya abrange todos os seres eucariontes, inclui os reinos Fungi (fungos), Protista (algas e protozoários), Animalia (animais) e Plantae (vegetais). Quando essas classificações são exploradas individualmente, as células podem ser examinadas com base em sua configuração e organização. Células mais simples, especialmente em relação ao material genético, são denominadas procariontes, como é o caso dos lactobacilos encontrados na microbiota intestinal. Por outro lado, células com estruturas mais complexas e um núcleo envolvido por membrana são chamadas de eucariontes, e este grupo inclui plantas, animais, algas, fungos e protozoários (REECE et al., 2015). O termo "procariontes" tem origem no grego, onde "pro" significa "primeiro" e "karyon" faz alusão a "nós" ou "amêndoa", referindo-se à forma do núcleo presente nas células eucariontes. Os procariontes são organismos unicelulares que não possuem membrana que envolve o núcleo. Por sua vez, "eucariontes", também de origem grega, com "eu" significando "bom" ou "perfeito", e "karyon" denotando "noz" ou "amêndoa", apresentam a característica distintiva de terem membrana nuclear, chamada carioteca, e várias organelas dispersas pelo citoplasma. As células procariontes não possuem muitas das organelas encontradas nas células eucariontes. São caracterizadas por serem células sem membrana nuclear, constituem apenas ribossomos, enquanto as células eucariontes têm membrana nuclear e diversas organelas com funções específicas distribuídas pelo citoplasma. Essas são as principais distinções entre esses dois tipos de organismos. Células procariontes são as formas mais antigas de vida, elas existem no planeta há bilhões de anos, desde os primórdios da Terra. Devido ao processo de seleção natural, há procariontes com uma variedade de cores, formas e adaptações ao meio ambiente em que vivem. Essas células demonstram uma notável resistência a condições extremas, como radiação, salinidade elevada, altas temperaturas, entre outras (REECE et al., 2015). Em relação ao tamanho, as células procariontes são pequenas, com medidas de aproximadamente 1 a 5 μm, enquanto as células eucariontes são maiores, variam de cerca de 10 a 100 μm. Como mencionado anteriormente, as células procariontes geralmente são unicelulares e são altamente autossuficientes em termos de realização de todas as atividades vitais de um organismo. Um aspecto relevante dos procariontes é sua capacidade de movimento, muitas vezes mediado por flagelos, embora nem todas as espécies possuam essa estrutura (REECE et al., 2015). Além disso, os procariontes realizam trocas com o meio extracelular através de sua parede celular, que possui permeabilidade seletiva. Eles se reproduzem rapidamente por fissão binária, um processo no qual uma célula se divide em duas, seguido de duplicação subsequente. Sua capacidade mutagênica é resultado de recombinação genética, seja entre dois procariontes ou por meio da absorção de material genéticode organismos mortos, o que contribui para sua adaptabilidade e perpetuação. As Figuras 3 e 4 retratam a forma e composição das células eucariontes e procariontes. Figura 3 - Célula eucarionte Fonte: shre.ink/bTnJ. Figura 4 - Célula procarionte Fonte: shre.ink/bTnJ. No entanto, é importante observar que as células procariontes não são capazes de formar organismos multicelulares, mas podem se agrupar em colônias. Elas obtêm nutrição por meio de processos quimiotróficos ou fototróficos, captando energia de compostos químicos ou da luz, respectivamente. A figura 5 ilustra diferentes tamanhos e formas de bactérias, isso inclui cocos, bacilos e espiralados (LOPES; RUSSO, 2013). Figura 5 – Tamanho e formatos das bactérias Fonte: shre.ink/bTUG. No contexto das células eucariontes, elas se caracterizam pela presença de organelas e estruturas que não são encontradas nas células procariontes. Além do núcleo envolto por uma carioteca, possuem organelas especializadas, o que as torna mais complexas em comparação às células procariontes. A evolução que levou ao surgimento das células eucariontes a partir de um ancestral comum ainda não é completamente compreendida. Uma teoria sugere que, ao longo do tempo, as membranas das células sofreram invaginações em sua superfície. Com o crescimento da complexidade e o aumento das invaginações, essas estruturas se uniram ao redor do núcleo inicial, formando as primeiras organelas específicas dos eucariontes, como o retículo endoplasmático. Posteriormente, outras organelas surgiram gradualmente. De acordo com Junqueira e Carneiro (2005), a configuração celular das células eucariontes permite a troca de compostos e solutos com o meio externo por meio de processos como exocitose e endocitose. Essas células podem assumir uma ampla variedade de formas devido à presença do exoesqueleto, uma estrutura de suporte. Elas estão presentes em organismos unicelulares e multicelulares e são capazes de reprodução sexuada. A divisão celular ocorre por meio de mitose ou meiose. No corpo humano, as células procariontes compõem mais de 100 tipos de células, encontradas nos tecidos conjuntivo, epitelial, nervoso e muscular. É importante destacar que, de maneira geral, todos os seres humanos possuem tanto células eucariontes quanto procariontes, as quais coexistem de maneira equilibrada para garantir as condições de saúde necessárias à manutenção da vida e ao funcionamento do ecossistema. Isso demonstra que as células eucariontes evoluíram a partir de formas mais simples ao longo do tempo, sem desmerecer a importância das células procariontes, que desempenham várias funções e características fundamentais. 3.1 Citoplasma No interior da célula, encontra-se o citoplasma, um espaço intracelular preenchido por uma matriz de consistência gelatinosa conhecida como hialoplasma. Dentro deste espaço, estão contidos diversos elementos celulares, que inserem moléculas e organelas. O citoplasma é predominantemente composto por água, que representa cerca de 80% de sua composição (Junqueira; Carneiro, 2005). Além da água, ele contém íons, sais minerais e diversas moléculas, como proteínas, carboidratos e RNA, que compõem os 20% restantes de sua constituição, peroxissomos, mitocôndria, núcleo, entre outras estruturas (Figura 6). Figura 6 – Composição celular Fonte: Aguiar e Silfarney, 2017. Organelas citoplasmáticas As organelas citoplasmáticas dos organismos procariontes são geralmente pequenas e não possuem núcleo organizado. Caracterizam-se por não possuírem organelas envoltas por membranas, tais como o retículo endoplasmático, o complexo de Golgi, as mitocôndrias e os plastos (Junqueira; Carneiro, 2005). As células eucariontes são mais complicadas e são típicas de protozoários, fungos, animais e vegetais. Uma organela citoplasmática pode ser definida como uma parte do citoplasma responsável por uma ou mais funções especiais. As organelas mais importantes estão citadas abaixo (Figura 7). Figura 7 – Principais organelas celulares Fonte: shre.ink/nrj5. ➢ Ribossomos: sua função principal é realizar a fabricação das proteínas. ➢ Mitocôndrias: essa organela está relacionada com um processo extremamente importante: a respiração celular. Nesse processo, a célula obtém energia para a realização de suas atividades. ➢ Complexo de Golgi: essa organela participa de um processo chamado de secreção celular, que nada mais é do que a eliminação de substâncias para fora da célula. Ela também modifica, armazena e endereça algumas substâncias. ➢ Centríolo: organela citoplasmática de forma cilíndrica, composta de proteínas e presente em células animais; também conhecida como centrossomo. Está aparentemente relacionada à movimentação dos cromossomos durante a divisão celular. ➢ Lisossomos: relacionados principalmente à digestão de partículas no interior da célula (digestão intracelular). ➢ Retículo endoplasmático liso: uma de suas funções é a síntese de lipídios e carboidratos. ➢ Retículo endoplasmático rugoso: sua função principal é produzir algumas proteínas, principalmente aquelas que serão jogadas para fora da célula. ➢ Cloroplastos: é uma organela presente nas células das plantas e outros organismos fotossintetizadores, como as algas e alguns protistas. Possui clorofila, pigmento responsável pela sua cor verde. ➢ Flagelos: são estruturas citoplasmáticas anexas à membrana plasmática das células, têm origem a partir do prolongamento dos centríolos. Eles são constituídos de proteínas motoras (dineínas), e formam um conjunto de microtúbulos. 4 BACTÉRIAS: MORFOLOGIA E ESTRUTURAS De acordo com Junqueira e Carneiro (2005), os microrganismos são organismos unicelulares que podem existir isoladamente ou se organizar em colônias complexas. Eles são caracterizados por consistir em apenas uma célula, o que os classifica como unicelulares. Os microrganismos procarióticos, como as bactérias, são notáveis por não possuírem um núcleo celular definido e carecerem de organelas membranosas, como mitocôndrias ou cloroplastos, que são comuns em células eucarióticas. Esses organismos são extremamente versáteis e podem ser encontrados em uma ampla variedade de ambientes, desde o trato intestinal de animais até as profundezas oceânicas. Além disso, os microrganismos desempenham papéis cruciais nos ecossistemas, participando em processos como a decomposição da matéria orgânica e o ciclo do nitrogênio. Eles também são fundamentais para diversas aplicações industriais, como a produção de alimentos fermentados e remédios (JUNQUEIRA; CANEIRO, 2005). Os microrganismos eucarióticos unicelulares, como os protozoários e alguns fungos, possuem um núcleo definido e organelas membranosas, diferentemente dos http://escolakids.uol.com.br/lipidios.htm http://escolakids.uol.com.br/o-que-sao-os-carboidratos.htm procariotas. Essa diversidade estrutural reflete a ampla gama de funções biológicas que esses organismos podem realizar, desde a fotossíntese até a fermentação. 4.1 Morfologia A morfologia bacteriana refere-se ao estudo da forma e estrutura das bactérias, que são organismos procarióticos. As bactérias apresentam uma variedade de formas, como cocos, bacilos e espirais, cada uma adaptada a diferentes ambientes e modos de vida. A parede celular bacteriana é uma estrutura essencial que mantém a forma da célula e protege contra pressões osmóticas (JUNQUEIRA; CANEIRO, 2005). Além disso, muitas bactérias possuem flagelos, que são estruturas móveis que permitem o movimento. A morfologia bacteriana é importante para a identificação e classificação desses microrganismos. A compreensão dessas características é fundamental em microbiologia para entender o comportamento e a patogenicidade das bactérias. Analiseos exemplos abaixo: O tamanho das bactérias é geralmente medido em micrômetros (μm), uma unidade que representa um milionésimo de metro. A maioria das bactérias tem um comprimento que varia de 0,5 a 5,0 μm, embora algumas possam ser menores ou maiores. Por exemplo, as bactérias do gênero Mycoplasma são extremamente pequenas, com cerca de 0,3 μm de diâmetro, enquanto outras, como a Thiomargarita namibiensis, podem atingir até 750 μm de diâmetro, sendo visíveis a olho nu em alguns casos. A Thiomargarita magnifica, a maior bactéria conhecida, pode chegar a até 2 centímetros de comprimento, o que é excepcionalmente grande para um microrganismo (JUNQUEIRA; CANEIRO, 2005). Apesar da vasta diversidade de espécies bacterianas, elas podem ser categorizadas em grupos morfológicos gerais, facilitando a compreensão e classificação desses microrganismos: Formas de cocos (esféricas): é o grupo de bactérias mais homogêneo em relação ao tamanho. Os cocos tomam denominações diferentes de acordo com o seu arranjo. A Figura 8 demonstra os diversos formatos das bactérias. Figura 8 – Formas bacterianas Fonte: shre.ink/bT9. As bactérias com forma de cocos são caracterizadas por sua estrutura esférica ou oval. De acordo com Junqueira e Carneiro (2005), não há uma menção específica sobre cocos em seu trabalho, mas outros autores destacam que os cocos são um dos principais grupos morfológicos das bactérias, ao lado dos bacilos e das formas espiraladas. Os cocos podem se organizar de várias maneiras, como micrococos, diplococos, tétrades, sarcina, estreptococos e estafilococos. Essas diferentes disposições são essenciais para a identificação e classificação desses microrganismos. As bactérias são classificadas em diferentes formas morfológicas, incluindo bastonetes (bacilos), formas espiraladas (como os espirilos) e espiroquetas, que são formas alongadas e helicoidais (JUNQUEIRA; CANEIRO, 2005). A compreensão dessas características morfológicas é fundamental em microbiologia para entender o comportamento e a patogenicidade das bactérias: ➢ Micrococos – cocos. ➢ Diplococos – cocos agrupados aos pares. ➢ Tétrades – agrupamentos de quatro cocos. ➢ Sarcina – agrupamentos de oito cocos em forma cúbica. ➢ Estreptococos – cocos agrupados em cadeias. ➢ Estafilococos – cocos agrupados em grupos irregulares, lembram cachos de uva. ➢ Forma de bastonete – são células cilíndricas em forma de bastonete; apresentam grande variação na forma e no tamanho entre gêneros e espécies. Exemplo: Escherichia coli. ➢ Forma de bastonete estendido: Ela tem uma estrutura cilíndrica alongada, semelhante a um bastão, e é um dos tipos mais comuns de bactérias encontradas na natureza. Exemplo: Bacillus anthracis. ➢ Forma de bastão (bacilos): são microrganismos com formato cilíndrico ou alongado, semelhantes a bastonetes, e são um dos tipos mais comuns de bactérias encontradas na natureza. Exemplo: Bacillus subtilis. ➢ Forma helicoidal: é uma bactéria com estrutura espiralada, como as espiroquetas e espirilos. As espiroquetas são flexíveis e se movem por contrações citoplasmáticas, enquanto os espirilos têm corpo rígido e se movem com flagelos. Exemplo: Treponema pallidum. ➢ Forma de vibrião: tem a forma de um bastonete curvo, semelhante a uma vírgula. Exemplo: Vibrio cholerae. ➢ Formas espiraladas – caracterizadas por células em espiral; dividem-se em: • Espirilos – possuem corpo rígido e movem-se à custa de flagelos externos. Ex.: Aquaspirillium. • Espiroquetas – são flexíveis e locomovem-se geralmente por contrações do citoplasma, podem dar várias voltas completas em torno do próprio eixo. Ex.:Treponema. 4.2 Parede celular A parede celular é uma composição rígida que está presente em quase todas as bactérias e localiza-se acima da membrana citoplasmática. Ela contém polímeros complexos conhecidos como peptidoglicanos, que são responsáveis pela sua rigidez. A parede celular impede que a célula estoure em decorrência do grande turgor, atua como uma barreira de proteção contra determinados agentes químicos e físicos externos e funciona como suporte de antígenos somáticos bacterianos (JUNQUEIRA; CANEIRO, 2005). As bactérias podem ser divididas em dois amplos grupos, com base na capacidade de suas paredes celulares fixarem o corante violeta cristal: as Gram- positivas (que coram em roxo) e as Gram-negativas (que coram em vermelho), conforme pode ser observado na Figura 9. Figura 9 – Parede celular de um gram positivo e de um gram negativo Fonte: //x.gd/Z587q. A parede celular das bactérias Gram-positivas é predominantemente constituída de peptidoglicano, formado por uma camada espessa que envolve a célula. Adicionalmente, essa camada pode conter outros polímeros, como ácidos lipoteicóicos e polissacarídeos. Por outro lado, nas bactérias Gram-negativas, a camada de peptidoglicano é mais fina e está localizada abaixo da membrana externa, que é composta por lipoproteínas, fosfolipídios, proteínas e lipopolissacarídeos (JUNQUEIRA; CANEIRO, 2005). O processo de coloração de Gram, que envolve a aplicação sequencial de cristal violeta, lugol, álcool e fucsina, é utilizado para diferenciar as bactérias. Tanto as Gram-positivas quanto as Gram-negativas inicialmente adquirem a coloração roxa devido à penetração do cristal violeta e do lugol. No entanto, o álcool desidratante utilizado na etapa seguinte afeta de forma diferente os dois tipos de bactérias. Nas Gram-positivas, a espessa camada de peptidoglicano torna-se menos permeável, retém o corante roxo, enquanto nas Gram-negativas, devido à fina camada de peptidoglicano, o complexo corado é removido pelo álcool, deixado essas células sem cor. A aplicação subsequente de fucsina não altera a cor das Gram-positivas, mas torna as Gram-negativas avermelhadas. A técnica de coloração de Gram é amplamente utilizada na identificação e classificação de bactérias. Ao examinar a célula bacteriana, podem ser identificadas diversas estruturas. Os flagelos, apêndices finos semelhantes a cabelos, projetam-se através da parede celular e têm origem em uma estrutura granular chamada corpo basal, localizada logo abaixo da membrana citoplasmática, no citoplasma (JUNQUEIRA; CANEIRO, 2005). Os flagelos consistem em três partes: uma estrutura basal, uma semelhante a um gancho e um longo filamento que se estende para fora da parede celular. Os pelos, conhecidos como fímbrias, são apêndices filamentosos menores, mais curtos e mais numerosos do que os flagelos. Eles são encontrados em muitas bactérias Gram- negativas e não estão diretamente relacionados à mobilidade. Os pelos podem desempenhar funções, como a aderência a superfícies, a absorção de vírus bacterianos e a facilitação da transferência de material genético durante a conjugação bacteriana (Figura 10). Figura 10 – Estrutura bacteriana Fonte: shre.ink/bHyI O glicocálice é uma substância viscosa que forma uma camada envoltória ao redor da célula. Quando organizado de forma estruturada e firmemente ligado à parede celular, é chamado de cápsula. Por outro lado, quando está desorganizado, sem uma forma definida e apenas levemente ligado à parede celular, é denominado camada limosa. O glicocálice pode ser composto por polissacarídeos, como galactose, ramnose e glicana, ou por polipeptídeos, como o ácido glutâmico. A principal função do glicocálice é facilitar a aderência da célula a superfícies. Além disso, ele desempenha papéis importantes na prevenção do ressecamento das bactérias, atuando como uma espécie de envelope protetor. O glicocálice também pode servir como reserva de alimentos e auxilia na proteção contra a adsorção e ataque por bacteriófagos, vírus que infectam bactérias. No corpo humano, há uma vasta quantidade de microrganismos, com uma concentração de materialgenético microbiano cerca de 100 vezes maior do que o encontrado em uma única célula humana. De acordo com Flint et al. (2012), os microrganismos exibem propriedades enzimáticas e metabólicas superiores às dos seres humanos. Entre os diferentes grupos presentes na microbiota do corpo humano, destacam-se os Firmicutes, Bacteroidetes, proteobactérias, actinobactérias, fusobactérias, Verrucomicrobia e algumas arqueobactérias. É evidente, portanto, que as bactérias exercem uma função essencial no organismo humano. A microbiota intestinal, por exemplo, assume uma função vital na decomposição dos nutrientes e na contenção de agentes patógenos que podem invadir o corpo, contribuindo para a prevenção de doenças. Strümmer et al. (2012) enfatizam a importância de manter um equilíbrio saudável na microbiota, incluindo probióticos que contêm microrganismos vivos na dieta, o que pode melhorar a absorção de nutrientes. 5 FUNGOS Os fungos são seres eucariontes que pertencem ao reino Fungi, exibem heterotrofia e apresentam parede celular. Há espécies pluricelulares e unicelulares que podem realizar reprodução tanto sexuada quanto assexuada. Além disso, existem fungos anaeróbicos facultativos e aeróbicos. A diferenciação entre eles se baseia em suas características morfológicas, citológicas, patogênicas e reprodutivas. No que diz respeito aos aspectos morfológicos, os fungos podem assumir duas formas distintas. A primeira é a filamentosa, caracterizada por fungos multicelulares, também conhecidos como bolores ou mofos, devido às suas colônias filamentosas que se desenvolvem de forma semelhante ao bolor. A outra forma é a levedura, composta por fungos unicelulares que variam em formato de elipsoide a esférico. A Figura 11 exemplifica aspectos morfológicos dos fungos. Figura 11- Aspectos morfológicos dos fungos Fonte: shre.ink/bTlr. Além disso, há fungos que exibem variações morfológicas em resposta à temperatura, denominados dimórficos. Esses fungos assumem a forma de leveduras em temperaturas corporais (37°), enquanto em temperaturas ambiente, adotam a forma filamentosa. A concentração de dióxido de carbono no ambiente também pode influenciar essa alternância entre as formas: altas concentrações favorecem a forma filamentosa, enquanto baixas concentrações promovem a forma de levedura. Conforme observado por Tortora, Funke e Case (2018), o dimorfismo desempenha um papel crucial no reconhecimento de fungos patogênicos, como o Mucor indicus, que frequentemente afeta pacientes imunocomprometidos, resultando em uma condição conhecida como mucormicose. Quanto à estrutura vegetativa, é responsável pela captação de nutrientes e está intimamente relacionada com o crescimento e o metabolismo dos fungos. Morfologicamente, os fungos filamentosos apresentam uma estrutura composta por filamentos chamados hifas, que se assemelham a tubos cilíndricos ramificados. Quando as hifas se multiplicam, elas se agrupam e formam uma estrutura macroscópica chamado micélio, visível em condições favoráveis. As hifas podem ser classificadas como asseptadas ou septadas, conforme apresentado nas Figuras 12 e 13. Figura 12 - Hifas Fonte: shre.ink/bTHs. Figura 13 - Hifa asseptada e septada Fonte: shre.ink/bTl4. De acordo com Levinson (2016), as hifas septadas possuem divisões transversais que dividem a estrutura em várias unidades celulares uninucleadas. Por outro lado, as hifas asseptadas, também conhecidas como cenocíticas, não apresentam delimitações visíveis, ou seja, não possuem septos, paredes transversais ou membranas que separam os núcleos das células filhas adjacentes. Brooks et al. (2015) também fazem uma distinção entre hifas vegetativas e reprodutivas. As hifas vegetativas são responsáveis pela absorção de nutrientes através da penetração no meio nutritivo, enquanto as hifas reprodutivas, como o nome sugere, desempenham um papel na reprodução, com uma projeção fúngica acima da área de desenvolvimento durante o crescimento das hifas. Assim como acontece com as bactérias, o desenvolvimento dos fungos ocorre exclusivamente em ambientes que oferecem condições ideais para seu crescimento. Para que as estruturas reprodutivas e vegetativas dos fungos se desenvolvam plenamente, são necessários fatores como umidade, temperatura adequada, concentração adequada de CO2 e O2, um pH entre 4 e 7 (levemente ácido), iluminação adequada, micronutrientes (por exemplo, F, Zn, Cu) e macronutrientes (como Mg, C, N). Esse crescimento pode ser observado quando os fungos filamentosos formam colônias, que incluem áreas como a zona de frutificação (onde ocorre a reprodução) e a zona de crescimento. A parede celular bacteriana é formada principalmente por uma combinação de lipídeos, glicoproteínas e longas cadeias de polissacarídeos. Os carboidratos representam uma grande parte de sua composição, variando entre 80% e 90%. Dependendo da espécie, outros tipos de polímeros também podem estar presentes, contribuindo para a diversidade estrutural das paredes celulares. Os componentes da parede celular são de grande importância durante infecções, pois podem ativar a resposta imunológica do hospedeiro, e seus polissacarídeos podem ser identificados por meio de técnicas de coloração e histologia. Devido às variações nas paredes celulares, alguns fungos podem adquirir colorações escuras, em virtude da presença de melanina em sua parede. Isso também pode ser considerado um fator de virulência, pois a melanina é capaz de neutralizar os radicais livres produzidos pelo sistema imunológico (Levinson, 2016). A patogenicidade de um fungo não depende apenas de um único fator, mas sim de uma combinação de aspectos que podem desencadear várias respostas no hospedeiro. Por exemplo, a capacidade de penetrar nos tecidos e invadir fluidos e órgãos do hospedeiro, pode causar lesões e ser um indicativo de patogenicidade. Dois aspectos que podem determinar a patogenicidade de um fungo são: ➢ O dimorfismo, que permite que o fungo cresça em duas formas distintas. ➢ A presença de melanina, que protege o fungo dos radicais livres gerados pelas células do sistema imunológico e dos tecidos. Os fungos que contêm a substância podem ser chamados de demáceos. No entanto, é importante destacar que mesmo os fungos hialinos, que não possuem características patogênicas relacionadas ao pigmento, podem causar infecções em indivíduos imunocompetentes ou imunocomprometidos. Essas infecções resultam em micoses conhecidas como hialo-hifomicoses, que podem manifestar-se de forma subcutânea, superficial ou sistêmica. Outro mecanismo de patogenicidade dos fungos é sua capacidade de bloquear a síntese de citocinas, o que reduz a atividade fungicida dos macrófagos, como observado no caso do Cryptococcus neoformans, que é capaz de inibir citocinas como TNF alfa e IFN gama. Além disso, esse fungo possui uma cápsula espessa, que pode ser visualizada sob microscópio com corantes como tinta de nanquim ou da China (Levinson, 2016). Quanto à nutrição, os fungos podem obter nutrientes de várias maneiras, são classificados como saprófitos, simbióticos ou parasitas. Os fungos simbióticos estabelecem uma relação mutualística com seus hospedeiros, beneficiando ambos. Isso inclui relações simbióticas como as micorrizas, que envolvem a cooperação entre fungos e raízes de plantas para a absorção de nutrientes do solo, e os líquens, que são formados pela associação entre uma cianobactéria ou alga e um fungo. Os fungos saprófitos, por outro lado, obtêm nutrientes através da decomposição de matéria orgânica, como madeira em decomposição, folhas caídas e fezes. Eles produzem enzimas que degradam a matéria orgânica em substâncias mais simples, sendo então absorvidas pelas hifas para a produção de energia. Isso desempenha um papelimportante no ciclo de nutrientes, pois libera nutrientes no solo para serem reutilizados por plantas e outros organismos (LEVINSON, 2016). Há também fungos parasitas, que obtêm nutrientes e energia à custa das células de outros organismos sem fornecer benefícios em troca. Esses fungos são considerados parasitas devido à sua capacidade de enfraquecer, danificar ou matar as células do hospedeiro, conforme relata a Figura 14. Figura 14 – Fungos que parasitam o hospedeiro Fonte: shre.ink/nq9t. Em relação à reprodução assexuada, existem três formas distintas de ocorrer: 1. A disseminação e o crescimento de filamentos de hifas. 2. A produção assexuada de esporos (mofos, bolores). 3. A divisão simples, conhecida como brotamento (leveduras). Por outro lado, a reprodução sexuada se realiza por meio da produção de esporos sexuados, resultante da fusão de núcleos de duas linhagens diferentes pertencentes à mesma espécie de fungos (LEVINSON, 2016). Este é o método de reprodução menos comum, mas é essencial para promover a recombinação genética, pois garante a diversidade necessária para o desenvolvimento genético dos fungos. Quanto ao brotamento, este fenômeno ocorre quando uma célula progenitora forma uma protuberância na sua superfície externa, chamada de broto, que se alonga e se divide, resultando na presença de um núcleo no broto e outro na célula progenitora. Posteriormente, a parede celular é organizada para permitir que o broto se solte, mas, caso isso não ocorra, pode acontecer a formação de uma pseudo-hifa que também tem a capacidade de se agrupar para criar uma estrutura chamada pseudomicélio (LEVINSON, 2016). Durante o processo de brotamento, os fungos podem utilizar essa característica como um mecanismo para invadir tecidos de hospedeiros, como observado em infecções causadas pelo Candida albicans. Quanto à reprodução assexuada, existem métodos variados que os fungos empregam para se multiplicar: ➢ A produção de esporos por meio de mitose seguida de divisão celular, sem a fusão de núcleos das células. Esse método é o mais comum entre os fungos patogênicos e os esporos podem ser classificados como conídios e esporangiósporos. • Os conídios são esporos que podem ser unicelulares ou multicelulares, e não estão em envoltos por uma membrana externa protetora. Esses esporos têm relevância significativa na micologia médica e podem ser formados nas extremidades ou laterais das hifas. Existem diferentes tipos de conídeos, que incluem: o Artroconídios ou artrósporos, que consistem em fragmentos das extremidades das hifas, um exemplo disso são os esporos produzidos pelo fungo Coccidioides immitis, causador da coccidioidomicose. O Clamidoconídios ou clamidósporos, que apresentam uma forma arredondada devida a espessa parede celular que protege contra dessecação e calor, como é o caso da Candida albicans. O Blastoconídios ou blastósporos, que tem características hidrofílicas, os tornam facilmente dispersos em ambientes aquosos, são produzidos por brotamento por fungos do gênero Cryptococcus. Por outro lado, os esporangiósporos são esporos gerados por meio de divisão mitótica, dentro de estruturas chamadas esporângios. Este método é comum em fungos dimórficos, como os do gênero Rhizopus e Mucor. No contexto dos esporos sexuados, estes são gametângios originados pela fusão de células haploides que resultam em uma célula diploide. Posteriormente essa célula passa por mitose e meiose, dependendo do local onde são produzidos novos esporos haploides. Dependendo do local onde são produzidos, podem ser chamados de ascósporos, se gerados dentro de sacos, ou basidiósporos, se produzidos em extremidades claviformes chamadas basídios. Este último é característico de cogumelos comestíveis e do gênero Cryptococcus (LEVINSON, 2016). No caso de fungos zigomicetos, a fusão de hifas resulta na formação de zigósporos, que são esporos simples com uma espessa parede celular. Vale ressaltar que os esporos sexuados têm uma resistência relativa a fatores como calor, dessecação, congelamento e alguns agentes químicos, embora não sejam tão resistentes ao calor quanto os esporos bacterianos. A reprodução sexuada ocorre após a reprodução assexuada sendo composta por três fases: ➢ Plasmogamia: nesta fase, ocorre a fusão dos núcleos das células, aproximando-os. ➢ Cariogamia: durante esta fase, os núcleos fundem-se, resultando em uma célula binucleada. ➢ Meiose: a meiose reduz o número de cromossomos de diploide para haploide, produzindo esporos com ou sem variação genética. Os esporos gerados iniciam seu desenvolvimento em condições favoráveis, o que leva ao crescimento de hifas que eventualmente se ramificam e dão origem ao micélio. Como a reprodução inclui uma etapa assexuada, há uma ampla oportunidade para a disseminação de fungos com estrutura de conídios. Quanto aos esporos de leveduras, como clamidósporos, artrósporos e blastósporos, eles podem ser observados sob um microscópio óptico com lente de objetiva 40x. Fungos filamentosos, por outro lado, produzem diferentes tipos de esporos, como microconídios, macroconídios, esporangióforos e conidióforos. Os macroconídios são os maiores esporos produzidos por esses fungos, enquanto os microconídios são os menores. Os conidióforos são hifas que geram conídios, e os esporangióforos têm hifas que formam esporângios. Conforme TORTORA, et al. (2018), os benefícios oferecidos pelos fungos nem sempre recebem a mesma atenção que os danos que podem causar. Diariamente, as pessoas desfrutam de produtos que têm origem direta ou indireta dos fungos. Um exemplo notável é a fermentação promovida por fungos na produção de álcool etílico e dióxido de carbono, fundamentais na fabricação de bebidas como vinho e cerveja, bem como na produção de alimentos como pão e massas em geral. Algumas espécies de fungos também contribuem para conferir sabores e aromas distintos a diferentes tipos de queijos. O consumo de cogumelos comestíveis é uma prática comum em várias partes do mundo, especialmente em países orientais, e sua popularidade tem aumentado continuamente no Brasil. No campo da medicina, os fungos ganharam destaque devido ao desenvolvimento de antibióticos, com destaque para a penicilina, que é sintetizada a partir de metabólitos do fungo Penicillium chrysogenum. Além disso, esteroides e hormônios de crescimento vegetal também têm origem em metabólitos desses organismos. Um exemplo notável do uso de metabólitos fúngicos na medicina é a ciclosporina, administrada a pessoas submetidas a transplantes, e que foi isolada de fungos encontrados no solo, como Tolypocladium inflatum e Cylindrocarpon lucidum, na década de 70. Muitas enzimas de origem fúngica têm sido exploradas na indústria alimentícia e em diversos processos biotecnológicos, isso inclui a produção de sucos de frutas e a indústria de papel. Além disso, a partir de certas espécies de fungos, é possível sintetizar substâncias inseticidas que auxiliam no controle de pragas. Nas últimas décadas, os fungos têm sido objeto de estudo para sua aplicação na recuperação de ambientes degradados por poluentes químicos. Características gerais dos fungos Frequentemente, comparações são estabelecidas entre os fungos e os vegetais, embora sejam organismos desprovidos de clorofila em suas células, o que impede a realização da fotossíntese. Todos os fungos são eucariotos e podem assumir formas unicelulares, como as leveduras e quitrídias, ou multicelulares. Tipicamente, esses organismos apresentam duas unidades nucleares em suas células, as quais podem ser discernidas sob um microscópio óptico mediante o uso de técnicas de coloração específicas (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). As células fúngicas tendem a se agrupar em filamentos, podendo ou não conter septos entre elas. Mesmo quando septos estão presentes,as funções metabólicas ocorrem sem interrupções entre as células. O crescimento das hifas é apical, embora existam regiões com elevada capacidade de crescimento, especialmente relacionadas às funções reprodutivas. A partir de um pequeno fragmento de hifa, um novo indivíduo pode ser gerado. Hifas oriundas de micélios ou esporos diferentes interagem entre si e ampliam a superfície de contato e as relações estabelecidas com o ambiente. As células fúngicas não possuem plastídios nem centríolos. As mitocôndrias desses organismos possuem cristas planas, e estruturas como o complexo de Golgi e os peroxissomos estão presentes. A parede celular dos fungos é composta principalmente por quitina e β-glucanos. A membrana celular é constituída por ergosterol, um tipo de esterol característico dos fungos, embora também esteja presente em algumas microalgas. Flagelos podem ser encontrados apenas nas estruturas reprodutivas de alguns grupos. Os fungos são organismos heterotróficos, obtendo nutrientes por meio de absorção, ou seja, liberam enzimas nos substratos que colonizam e absorvem os nutrientes através de sua parede e membrana celular. Dentro das células dos fungos, há um fluxo citoplasmático que facilita a difusão de nutrientes solúveis, promovendo o metabolismo entre as células. Os fungos exibem reprodução sexuada e/ou assexuada de diversas maneiras, além de apresentarem o fenômeno de parassexualidade, que envolve recombinação genética durante a mitose. As estruturas de reprodução diferem daquelas somáticas, exibindo uma ampla variedade de formas que são utilizadas na classificação dos fungos (LEVINSON, 2016). Leveduras As leveduras representam microrganismos unicelulares que desempenham um papel significativo como fontes de proteínas utilizadas na fabricação de produtos naturais, bebidas e alimentos elaborados por meio de processos de fermentação. A morfologia das leveduras, ao contrário dos bolores, não exibe uma grande diversidade, o que torna a identificação baseada apenas na morfologia insuficiente em muitos casos. No entanto, em algumas situações, uma identificação rápida e presumida pode ser feita com base na morfologia, auxiliando no diagnóstico de infecções. Por exemplo, a presença de hifas hialinas e ramificadas sugere o gênero Candida, e a formação de clamidósporos (células de reserva) ou tubos germinativos, em certas condições in vitro, pode indicar a Candida albicans (LEVINSON, 2016). Outros gêneros, como Cryptococcus, Rhodotorula, Geotrichum e Trichosporon, frequentemente podem ser identificados com base apenas em características morfológicas distintas. No entanto, a caracterização precisa de outros gêneros e espécies de leveduras geralmente requer testes bioquímicos. É importante observar que, do ponto de vista clínico, a identificação precisa das leveduras nem sempre é crucial, mas pode ser relevante do ponto de vista epidemiológico. Veja abaixo uma imagem referente a Candida Albicans vista do microscópio (Figura 15). Figura 15 - Candida Albicans Fonte: shre.ink/bTOx. Características das leveduras As leveduras, diferentemente dos fungos, apresentam uma característica unicelular distintiva. Sua reprodução ocorre principalmente por meio da divisão binária, um processo que permite um rápido desenvolvimento e reprodução das células, superando em velocidade os bolores. Esses microrganismos não possuem clorofila, o que os torna incapazes de realizar fotossíntese. Em termos de tamanho, as leveduras geralmente têm dimensões de 10 a 15 micras e podem assumir formatos esféricos, ovais ou em forma de bastão. Em termos de morfologia e comportamento, as leveduras compartilham semelhanças com as bactérias, incluindo a formação de colônias, métodos de cultivo e atividades bioquímicas. Elas têm uma faixa de temperatura favorável ao crescimento que varia de 25 a 40ºC. As leveduras podem crescer tanto na presença quanto na ausência de oxigênio e exibem atividades fermentativas e oxidativas. Elas têm a capacidade de fermentar ácidos orgânicos e carboidratos, além de serem proteolíticas, embora algumas espécies também possam decompor gordura. Esses microrganismos desempenham um papel significativo na indústria alimentícia e de bebidas, pois são utilizados na fabricação de produtos como vinhos, cervejas, aguardentes e pães, devido à sua capacidade de fermentação e produção de compostos desejáveis. 6 VÍRUS Os vírus são entidades distintas, desprovidas de células, caracterizadas por algumas particularidades notáveis. Uma de suas características marcantes é a presença de uma cápsula proteica que envolve o material genético, que pode ser DNA ou RNA. Essa estrutura é essencial para permitir a replicação viral no interior da célula hospedeira, onde os vírus aproveitam os recursos intracelulares para sintetizar compostos e produzir uma nova cápsula que abrigará o material genético, permitindo sua transferência para outras células. Tortora, et al. (2018) destaca diversas diferenças entre vírus e bactérias, que foram resumidas no Quadro 1. Quadro 1 – Diferenças entre bactérias e vírus Bactérias típicas Riquétsias/clamídias Vírus Parasita intracelular Não Sim Sim Membrana celular Sim Sim Não Fissão binária Sim Sim Não Atravessa filtros bacteriológicos Não Não/Sim Sim RNA e DNA Sim Sim Sim/Não Produz ATP Sim Sim/Não Não Ribossomos Sim Sim Não Sensíveis a antibióticos Sim Sim Não Sensíveis a interferon Não Não Sim Fonte: shre.ink/bTO9. Estrutura viral O tamanho dos vírus varia significativamente, com diâmetros de 20 a 10.000 nm. Como resultado desse tamanho diminuto, eles só podem ser visualizados através do uso de um microscópio eletrônico, o que só se tornou possível no século XX devido aos avanços tecnológicos. Foi somente em 1935 que o bioquímico e virologista Wendell Stanley (1904-1971) conseguiu isolar e caracterizar a estrutura do vírus do mosaico do tabaco, marco que incentivou a comunidade científica a direcionar seus estudos para essa área (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Com o tempo, as estruturas dos vírus foram identificadas e compreendidas. Essas estruturas incluem: ➢ Ácido nucleico: este componente representa o material genético do vírus, que pode ser constituído de RNA ou DNA, ou ambos (citomegalovírus, por exemplo). São de fita simples ou dupla e pode estar organizado de forma circular ou linear. Alguns exemplos incluem o parvovírus (DNA de fita simples), o adenovírus (DNA de fita dupla), o picornavírus (RNA de fita simples) e o reovírus (RNA de fita dupla). ➢ Capsídeo: é uma cobertura que protege o ácido nucleico do vírus. É composto por unidades proteicas chamadas capsômeros, cuja organização varia de acordo com o tipo de vírus. ➢ Envelope: alguns vírus possuem uma membrana lipídica chamado envelope que envolve o capsídeo. Esse envelope é composto principalmente por lipídios e proteínas. Veja na Figura 16 a representação de um vírus: Figura 16 - Vírus Fonte: shre.ink/bT02. Características dos vírus De acordo com TORTORA, et al. (2018), os vírus são microrganismos extremamente pequenos e acelulares, que dependem de células hospedeiras para se reproduzir. Eles consistem basicamente em um material genético, que pode ser DNA ou RNA, envolto por uma capa proteica chamada capsídeo. Alguns vírus possuem, além do capsídeo, uma camada adicional chamado envelope, composta por lipídeos e proteínas, que facilita a interação com as células hospedeiras. Os vírus são capazes de induzir a produção de moléculas que ajudam a transportar seu material genético para outras células, desempenhando um papel significativo na evolução e na patologia de diversas doenças. Sua replicação ocorre dentro das células hospedeiras, utilizando os recursos celulares para produzir novas partículas virais infecciosas. ➢ Possuemácidos nucleicos, DNA ou RNA, ou os dois em seu material genético (citomegalovírus). ➢ Possuem uma cobertura proteica, envolvendo o ácido nucleico. ➢ Multiplicam-se dentro de células vivas, usam a maquinaria de síntese das células. ➢ Induzem a síntese de estruturas especializadas, capazes de transferir o ácido nucleico viral para outras células. ➢ Parasitas obrigatórios, apresentam incapacidade de crescer e se dividir autonomamente. ➢ Replicação somente a partir de seu próprio material genético. Classificação morfológica De acordo com a estrutura do capsídeo, Tortora, Funke e Case (2018) classificam os vírus em várias categorias distintas: ➢ Poliédricos: esses vírus apresentam uma estrutura com múltiplas faces, como é o caso do adenovírus, que possui 20 faces triangulares sendo conhecido por causar a conjuntivite. ➢ Helicoidais: esses vírus têm uma forma que se assemelha a bastonetes. Exemplos de vírus helicoidais incluem o vírus do ebola e o vírus da raiva. ➢ Envelopados: os vírus envelopados são geralmente esféricos devido à presença de um envelope lipídico ao seu redor. Um exemplo desse tipo de vírus é o herpesvírus. ➢ Complexos: esses vírus se distinguem por terem um genoma maior e mais complexo, que desempenha funções além da simples replicação viral. Alguns vírus complexos, como os bacteriófagos, possuem uma estrutura com uma bainha de cauda helicoidal. Essas categorias são usadas para classificar os vírus com base na estrutura do capsídeo que os envolve (Figura 17). Figura 17- Morfologia dos vírus Fonte: shre.ink/bT6i. Replicação viral Os vírus têm a capacidade de se reproduzir apenas dentro de células hospedeiras vivas, pois dependem das organelas dessas células para produzir suas estruturas e replicar seu material genético. Embora o ciclo de replicação dos vírus que infectam bactérias e células mais complexas seja bastante semelhante, ainda existem diferenças relacionadas às características dessas células (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Para ilustrar, a interação inicial entre um vírus bacteriófago e sua célula hospedeira ocorre quando as fibras da cauda se ligam às proteínas da parede celular. Por outro lado, a infecção viral em uma célula animal começa com a ligação entre as glicoproteínas do vírus e as proteínas da membrana plasmática. Uma diferença notável é que os bacteriófagos injetam seu material genético no interior da célula, enquanto aqueles que infectam células animais entram na célula com seu capsídeo por meio de fusão ou endocitose. Apesar dessas diferenças específicas entre os diferentes tipos de vírus, o resultado sempre será a produção de milhares de cópias do vírus no interior da célula hospedeira. O ciclo de replicação dos bacteriófagos pode ser dividido em dois tipos: lisogênico, em que o vírus pode coexistir com a célula hospedeira sem a matar, e lítico, em que a infecção viral leva à morte da célula hospedeira. Vírus de DNA Certos vírus apresentam um genoma extenso, como no caso dos herpesvírus, que produzem genes benéficos e adquirem uma certa independência do metabolismo da célula hospedeira. As moléculas de DNA viral podem existir em duas conformações distintas: linear ou circular. Os vírus pertencentes à família Polyomaviridae têm um genoma pequeno que adota a forma circular de DNA, enquanto os herpesvírus possuem um genoma linear do ácido desoxirribonucleico (DNA) de dupla fita. Vírus com genomas de fita simples não possibilitam a correção do material genético danificado (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Vírus de RNA Uma vez que o metabolismo celular lida com o DNA, os vírus que possuem RNA em seu genoma devem possuir ou produzir enzimas específicas para a conversão desse RNA em DNA. Um exemplo notável dessas enzimas é a transcriptase reversa presente no HIV e as replicases em outros vírus. Nos retrovírus, que são uma classe de vírus que contêm ácido ribonucleico (RNA) em seu genoma, ocorre a conversão de seu RNA em DNA pela ação da transcriptase reversa quando eles entram na célula hospedeira (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). 7 ALGAS O termo "algas", em um sentido amplo, abarca um grupo diversificado de organismos aquáticos, que compartilham principalmente a ausência de tecidos especializados para a condução de água e de células estéreis ao redor de seus órgãos reprodutivos. Devido a essa diversidade, esses organismos não formam uma categoria taxonômica específica, mas sim um conjunto de categorias distintas, são tradicionalmente classificados em reinos como Monera, Protista e Plantae, e variam de acordo com diferentes sistemas de classificação baseados em dados de biologia molecular. O estudo das algas no Brasil começou a ganhar destaque no século XX, com pesquisadores como A. B. Joly na Universidade de São Paulo, que formou os primeiros ficólogos brasileiros e impulsionou o conhecimento da flora de algas no país. Isso resultou em avanços significativos no entendimento da flora ficológica brasileira. As algas apresentam uma ampla variedade de formas e estruturas, desde unicelulares isoladas, agregados de células, colônias, filamentos simples ou ramificados, até estruturas multinucleadas e tecidos mais complexos. Algumas algas podem ser móveis devido à presença de flagelos, o que pode levá-las a serem confundidas com protozoários. Certas algas multicelulares, como as feofíceas conhecidas como kelps, exibem uma organização mais elaborada, com formação de tecidos e divisão de trabalho. Além disso, podem atingir grandes comprimentos, chegando até 60 metros (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Dentro da classificação das algas, podem-se destacar algumas categorias, como as: ➢ Euglenófitas, são unicelulares e flageladas. ➢ Pirrófitas, são responsáveis por algumas marés vermelhas. ➢ Crisófitas, possuem paredes celulares ricas em sílica e são conhecidas como diatomáceas. ➢ Clorófitas, podem ser unicelulares ou multicelulares. As Feófitas, ou algas pardas, apresentam estruturas multicelulares e pigmentos como a fucoxantina. ➢ Rodófitas, ou algas vermelhas, são predominantemente multicelulares e possuem pigmentos como a ficocianina e a ficoeritrina, além de celulose e hidrocoloides na composição da parede celular. A morfologia das algas varia significativamente entre os diferentes grupos, refletindo adaptações a seus ambientes específicos. Em geral, as algas podem ser classificadas em três grupos principais: algas verdes (Chlorophyta), algas pardas (Phaeophyceae) e algas vermelhas (Rhodophyta) (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). ➢ Estrutura celular: as algas são predominantemente unicelulares ou multicelulares. As algas unicelulares, como as diatomáceas e as euglenófitas, possuem uma estrutura simples, geralmente consistindo em uma única célula envolta por uma parede celular. Já as algas multicelulares, como as algas pardas (ex.: kelp) e as algas vermelhas, apresentam uma organização mais complexa, com diferentes tipos de células e tecidos especializados. ➢ Componentes morfológicos: as algas multicelulares possuem estruturas que podem ser comparadas a órgãos das plantas superiores. Elas podem ter talos, que funcionam como caules, lâminas foliares que atuam como folhas e raízes que, embora não sejam verdadeiras raízes, ajudam na fixação ao substrato. A cor das algas é determinada pela presença de pigmentos, como a clorofila, que reflete a luz verde, e outros pigmentos acessórios, como os carotenoides e ficobilinas, que conferem tonalidades amarelas, vermelhas e marrons. Essa diversidade de algas, conforme ilustrado na Figura 18, desempenha um papel fundamental nos ecossistemas aquáticos e oferece uma riqueza de características morfológicas e bioquímicas para estudo e pesquisa. Figura 18 - Algas Fonte: shre.ink/bT4G. 8 PROTOZOÁRIOS O termo "protozoário", de origem grega