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Classificação dos microrganismos Apresentação A microbiologia tem o objetivo de classificar organismos vivos e estabelecer as relações entre os grupos de organismos e diferenciá-los. Entre os diferentes organismos já identificados no planeta, existem algumas similaridades, e estas podem ser atribuídas à sobrevivência dos organismos. Os microrganismos são encontrados em quase todos os lugares e estão relacionados à avaliação microscópica. Em alguns intervalos de tempos, epidemias com altos índices de mortalidade são evidenciadas. A ciência observou a necessidade de classificar os microrganismos de forma taxonômica e conforme sua evolução. Nesta Unidade de Aprendizagem, você aprenderá a classificação dos microrganismos como bactérias, fungos, protozoários e parasitas, avaliará as características morfológicas e reconhecerá sua importância. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Classificar evolutivamente bactérias, fungos, protozoários e animais parasitas.• Diferenciar morfologicamente os microrganismos.• Reconhecer os microrganismos de importância agrícola e suas interações com artrópodes.• Desafio Infecções intestinais variam desde uma forma branda de curta duração a um quadro mais severo e prolongado. Pacientes imunocomprometidos podem evoluir para quadros graves, necessitando de internações hospitalares. Casos em crianças devem ser observados com cuidado, pois episódios prolongados de diarreia podem levar à desidratação. A avaliação clínica é necessária e o tratamento com antibióticos é recomendado para os casos graves. Analise o caso clínico a seguir: Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Considerando o contexto, responda as questões a seguir: a) Quais as características clínicas da infecção por Campylobacter? b) Quais órgãos podem ser afetados? c) Descreva as características microscópicas do microrganismo isolado? Infográfico Algumas larvas de nematódeos vivem no solo e podem penetrar no hospedeiro humano diretamente através da pele. A doença conhecida como Eetrongiloidíase é endêmica no sudeste dos Estados Unidos e na Europa, e o CDC, recentemente, relatou a reemergência dessas infecções. A maioria das infecções limita-se a uma erupção em que o nematódeo penetrou. Contudo, as larvas podem migrar até o intestino, causando dor abdominal, ou até os pulmões, provocando casos graves da doença. Neste Infográfico, aprenda mais sobre a estrongiloidíase. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/bd148b47-9c1a-4a07-b8fb-380ffcf5730f/897274d1-315a-4627-b919-dc7e2a801933.png Conteúdo do livro Os microrganismos são organismos pequenos, visualizados em microscópios, impossíveis de serem observados a olho nu, embora alguns, em determinada fase evolutiva, possam ser, como é o caso dos fungos conhecidos como cogumelos. Os seres microscópicos habitam os mais diversos locais. Os mais estudados na microbiologia são as bactérias, os fungos, os vírus e algumas algas. Na parasitologia, são estudados os protozoários, os helmintos e os ácaros. No capítulo Classificação dos microrganismos, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você estudará a classificação evolutiva de bactérias, fungos, protozoários e animais parasitas, assim como diferenciará morfologicamente os microrganismos e reconhecerá os microrganismos de importância agrícola e suas interações com artrópodes. Boa leitura. MICROBIOLOGIA E PARASITOLOGIA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM > Classificar evolutivamente bactérias, fungos, protozoários e animais pa- rasitas. > Diferenciar morfologicamente os microrganismos. > Reconhecer os microrganismos de importância agrícola e suas interações com artrópodes. Introdução A disciplina de microbiologia remete ao estudo dos microrganismos, grupo de seres microscópicos que existem em células isoladas ou em aglomerados. Os vírus também são inseridos neste grupo, mas não são células. Os microrganismos estão envolvidos em diversos processos, como no transporte dos elementos químicos essenciais à vida — carbono, nitrogênio, enxofre, hidrogênio e oxigênio —, bem como na fotossíntese. Eles também têm uma relação com os homens, que pode ser considerada saudável ou gerar um processo infeccioso. Os microrganismos já existiam na Terra há bilhões de anos antes do surgi- mento das plantas e dos animais, possuindo diversidade genética e fisiológica. No ramo das ciências biomédicas, é fundamental estudar os seres popularmente conhecidos como germes e sua interação com o meio ambiente. Essa é a base da microbiologia, que estuda o contexto histórico e a divisão de espécies dos seres microscópicos. Classificação dos microrganismos Lisiane da Luz Rocha Balzan Neste capítulo, você vai conhecer a classificação evolutiva de bactérias, fungos, protozoários e animais parasitas, juntamente com a sua diferenciação morfológica. Também reconheceremos os microrganismos de importância agrícola e suas interações com artrópodes. Classificação evolutiva de bactérias, fungos, protozoários e animais A microbiologia é a ciência que estuda os microrganismos, o modo como eles funcionam e sua interação com o hospedeiro. A microbiologia também trata da diversidade e da evolução das células microbianas, bem como do local onde os microrganismos vivem na Terra e das formas como eles se associam e cooperam uns com os outros (MADIGAN et al., 2016). Podemos diferenciar os microrganismos observando os tipos de células. Todas as células possuem uma barreira de permeabilidade chamada de membrana citoplasmática, que separa o interior da célula, o citoplasma, do ambiente externo. Conforme Madigan et al. (2016), o citoplasma é uma mistura aquosa de macromoléculas — proteínas, lipídeos, ácidos nucleicos e polissacarídeos —, moléculas orgânicas menores, diversos íons inorgânicos e ribossomos, as estruturas sintetizadoras de proteínas das células. A parede celular confere resistência estrutural à célula; é uma estrutura relativamente permeável localizada exteriormente à membrana plasmática, além de ser uma camada muito mais forte do que a membrana em si. Células de plantas e a maioria dos microrganismos possuem parede celular, enquanto as células animais, com raras exceções, não possuem. Os microrganismos são agrupados em procariotos e eucariotos de acordo com as estruturas celulares internas. Os procariotos incluem os domínios Bacteria e Archaea e consistem em células pequenas e estruturalmente bas- tante simples. Os eucariotos são maiores do que os procariotos e contêm uma variedade de estruturas citoplasmáticas envoltas em membranas chamadas de organelas. Estas incluem o núcleo — que contém o DNA —, mas também mitocôndrias e cloroplastos, organelas especializadas no fornecimento de energia para a célula. Os microrganismos eucariotos incluem algas, protozo- ários e outros protistas, bem como os fungos. As células de plantas e animais também são eucarióticas (MADIGAN et al., 2016). Classificação dos microrganismos 2 Os protozoários são seres unicelulares incapazes de realizar fotossíntese. Os fungos são eucariontes não fotossintéticos que crescem como uma massa de filamentos ramificados e entrelaçados, chamados de hifas, conhecida como micélio. As formas miceliais são denominados bolores; alguns tipos, conhe- cidos como leveduras, não formam micélio, mas são facilmente reconhecidos como fungos pela natureza de seus processos de reprodução sexuada e pela presença de formas de transição (BROOKS et al., 2014). Os organismos podem utilizar fontes de carbono para sua nutrição e síntese biológica de novos microrganismos. As plantas e algumas bacté- rias têm a propriedade de utilizar a energia da fotossíntese para reduzir o dióxido de carbono à custa de água. Esses organismos pertencem ao grupo dos autótrofos, isto é, seres que não necessitam de nutrientesorgânicos para seu crescimento. Neste grupo também encontramos uma subdivisão em seres quimiolitotróficos, que utilizam um substrato inorgânico, como o hidrogênio ou o tiossulfato, como redutor, e dióxido de carbono como fonte de carbono. Já os heterótroficos necessitam de carbono orgânico para seu crescimento — por exemplo, a utilização do naftaleno pode fornecer todo o carbono e a energia necessários para o crescimento heterotrófico respiratório (BROOKS et al., 2014). As principais características que diferenciam os procariotos consistem em seu tamanho relativamente pequeno e na ausência de membrana nuclear. O DNA de quase todas as bactérias é um círculo pequeno, representando o cro- mossomo procarioto. A maioria dos procariotos possui um único cromossomo. Os seres humanos são colonizados por microrganismos que estabe- lecem residência permanente, mas não produzem doença em condições normais. Constituem a microbiota, ou flora, normal do corpo humano. Alguns microrganismos estão na chamada microbiota transiente, ou seja, podem estar presentes por um período e depois desaparecerem (TORTORA; FUNKE; CASE, 2017). A relação entre a microbiota normal e o hospedeiro é chamada de simbiose, na qual pelo menos um microrganismo depende do outro. Em outra forma de simbiose, pode ocorrer que um organismo beneficia-se obtendo nutrientes à custa de outro; esta relação é chamada de parasitismo. Conforme explicam os autores, um exemplo são bactérias causadoras de infecções, podendo ocasionar complicações graves. Classificação dos microrganismos 3 Diferenças morfológicas entre os microrganismos Os microrganismos estão presentes em qualquer lugar da Terra capaz de dar suporte à vida. No corpo humano, as células microbianas superam o número de células do nosso corpo em um fator de dez. A esterilidade (ausência de formas de vida) em qualquer amostra natural é extremamente rara. Os microrganismos estão presentes também no solo, na água e no ar (MADIGAN et al., 2016). Embora várias doenças infecciosas estejam sob controle, muitas outras ainda podem ser uma grande ameaça à vida, sobretudo em países em desen- volvimento. Segundo Madigan et al. (2016), doenças como malária, tuberculose, cólera, doença do sono africana, sarampo, pneumonia e outras doenças res- piratórias, bem como síndromes diarreicas, ainda são comuns nesses países. Outras doenças com altos índices de mortalidade também são preocupantes ao redor do mundo, como a gripe aviária ou suína, ou a febre hemorrágica do Ebola. Evidenciamos o clico de contaminação por meio das doenças de animais que podem ser transmitidas para os seres humanos e disseminadas rapidamente por uma população. Assim, os microrganismos ainda constituem graves ameaças à saúde humana em todas as partes do mundo. As bactérias são seres procariotos, microrganismos relativamente sim- ples e de uma única célula, podendo apresentar várias formas. São envoltas por uma parede celular que é praticamente composta por um complexo de carboidrato e proteína, chamado de peptideoglicano. As bactérias se reproduzem por divisão em duas células iguais; esse processo é chamado de fissão binária. Para a sua nutrição, a maioria das bactérias usa compostos orgânicos encontrados na natureza, derivados de organismos vivos ou mortos (TORTORA; FUNKE; CASE, 2017) Os fungos são seres eucariotos, organismos cujas células possuem um núcleo distinto contendo o material genético celular (DNA), circundado por um envelope especial, denominado membrana nuclear. Segundo Tortora, Funke e Case (2017), os organismos do reino Fungi podem ser unicelulares ou multicelulares. Os cogumelos sãos grandes fungos multicelulares, que podem assemelhar-se a plantas, mas não conseguem realizar fotossíntese. Fungos verdadeiros têm paredes celulares compostas principalmente de uma substância denominada quitina. A forma unicelular dos fungos, a levedura, é composta de microrganismos ovais maiores do que as bactérias. Os fungos mais comuns são os bolores. Classificação dos microrganismos 4 Os protozoários são micróbios unicelulares eucarióticos e se movimentam através de pseudópodes, flagelos ou cílios. As amebas movem-se através de extensões de seu citoplasma, chamadas de pseudópodes (pés falsos). Outros protozoários possuem longos flagelos ou numerosos apêndices curtos para a locomoção, chamados de cílios. Os protozoários apresentam uma variedade de formas e vivem como entidades de vida livre ou como parasitos absorvendo ou ingerindo compostos orgânicos do ambiente (TOR- TORA; FUNKE; CASE, 2017). Quantos genes uma célula possui? Sabe-se que este é um número bastante variável devido à quan- tidade de genomas que já foram sequenciados. O genoma do modelo bacteriano Escherichia coli possui um tamanho bastante característico; é um cromossomo circular único formado por 4.639.221 pares de bases de DNA agrupadas em 4.288 genes. Os genomas de alguns procariotos são três vezes este tamanho, enquanto os genomas de outros contêm quantidades tão pequenas quanto um vigésimo de muitos genes. Células eucarióticas normalmente possuem genomas muito maiores do que as procarióticas. Uma célula humana, por exemplo, contém 1.000 vezes mais DNA do que uma célula de E. coli e cerca de sete vezes mais genes (MADIGAN et al., 2016). Microrganismos de importância agrícola e suas interações com artrópodes A agricultura se beneficia da ciclagem de nutrientes pelos microrganismos. Por exemplo, um grande número de espécies vegetais que alimentam os seres humanos e animais domésticos são as leguminosas. As leguminosas vivem em estreita associação com bactérias que formam estruturas denominadas nódulos em suas raízes. Nesses nódulos, essas bac- térias convertem o nitrogênio atmosférico (N2) em amônia (NH3, o processo de fixação de nitrogênio), que as plantas utilizam como fonte de nitrogênio para seu crescimento (Figura 1). A fixação de nitrogênio também elimina a necessidade de utilização por parte dos agricultores de fertilizantes nitro- genados dispendiosos e poluentes. Classificação dos microrganismos 5 Figura 1. Microrganismos na agricultura moderna. Fonte: Madigan et al. (2016, p. 10). Também de grande importância agrícola são os microrganismos que habi- tam o rúmen de animais ruminantes, como o gado bovino e o ovino. O rúmen é um ecossistema microbiano no qual densas populações de microrganismos realizam a digestão e a fermentação do polissacarídeo celulose, o principal componente das paredes celulares vegetais. Na ausência desses microrga- nismos simbióticos, os ruminantes não poderiam desenvolver-se a partir de substâncias ricas em celulose (porém pobres em nutrientes), como capim e feno. Muitos mamíferos domésticos e herbívoros selvagens — incluindo veados, bisões, camelos, girafas e cabras — também são ruminantes (BROOKS et al., 2014). As células vegetais também podem ser multiplicadas em cultura, modifica- das por técnicas de rDNA e, em seguida, utilizadas para a geração de plantas geneticamente modificadas. Plantas geneticamente modificadas apresen- tam muitas vantagens para a produção de agentes terapêuticos humanos, incluindo vacinas e anticorpos. As vantagens incluem produção agrícola em larga escala e de baixo custo, além de um baixo risco de contaminação do produto de interesse por patógenos de mamíferos ou por genes que causam câncer (TORTORA; FUNKE; CASE, 2017). Classificação dos microrganismos 6 Ainda conforme os autores, o papel dos microrganismos na produção de alimentos é de extrema importância. Por exemplo, certas leveduras, quando cultivadas em determinadas condições, poderiam produzir cerveja, enquanto determinadas bactérias poderiam deteriorar a bebida. Os especialistas pu- deram controlar melhor a qualidade de seus produtos. A indústria cervejeira investigou extensivamente o isolamento e a identificação de leveduras e selecionou aquelas que poderiam produzir mais álcool. O processo de esterilização de alimentos tem grandeimportância na indústria. Alguns alimentos ácidos, como tomates ou conservas, são pre- servados pelo processamento em temperaturas de 100°C. A razão é que os únicos organismos deteriorantes que cresceriam nesses alimentos ácidos são facilmente mortos em temperaturas de até 100°C. Os microrganismos são, principalmente, fungos filamentosos, leveduras e certas bactérias vegetativas. A febre hemorrágica de Junin, também conhecida como a febre he- morrágica Argentina, é um sério problema de saúde pública e afeta regiões agrícolas daquele país. Possui altas taxas de mortalidade — em torno de 10 a 15% nos pacientes que não recebem tratamento. A doença afeta princi- palmente trabalhadores de plantações de milho e de trigo, pois são expostos ao roedor reservatório Calomys musculinus. O vírus Junin provoca imunodepressão tanto humoral quanto celular, e a mortalidade está relacionada a febre hemor- rágica causada no infectado (BROOKS et al., 2014). Referências BROOKS, G. F. et al. Microbiologia médica de Jawetz, Melnick e Adelberg. 26. ed. Porto Alegre: AMGH, 2014. E-book. MADIGAN, M. T. et al. Microbiologia de Brock. 14. ed. Porto Alegre: Artmed, 2016. E-book. TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Microbiologia. 12. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. E-book. Leituras recomendadas BARROS, E.; MACHADO, A.; SPRINZ, E. (Orgs.). Antimicrobianos: consulta rápida. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2013. E-book. LEVINSON, W. Microbiologia e imunologia médicas. 13. ed. Porto Alegre: AMGH, 2016. E-book. XAVIER, R. M.; DORA, J. M.; BARROS, E. (Org.). Laboratório na prática clínica: consulta rápida. 3. ed. Porto Alegre: Artmed, 2016. E-book. Classificação dos microrganismos 7 Dica do professor Aspergillus spp é um fungo de distribuição universal na natureza, cuja fonte de contágio mais comum é a via aérea, causando pneumonia e infecções graves em pacientes imunodeprimidos. O diagnóstico laboratorial é feito com base na confirmação com a cultura em meios específicos para fungos dos materiais clínicos do trato respiratório superior e/ou inferior. Nesta Dica do Professor, você saberá mais sobre o fungo Aspergillus. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/361701b02ca295361ef6a5399c2b917f Exercícios 1) O nome científico de plantas, algas, fungos, bactérias e protistas é uma combinação binária, que consiste no nome do gênero seguido do epíteto específico, ambos em itálico. O gênero deve estar com inicial maiúscula e o epíteto específico com inicial minúscula. Assinale a alternativa que contém a classificação correta de gênero e espécie bacteriana: A) Monera. B) Bacilli. C) Staphylococcus aureus. D) Staphylococcaceae. E) Firmicutes. 2) As bactérias patogênicas isoladas de pacientes, como a bactéria Escherichia coli, precisam ser identificadas com rapidez. Qual(is) é(são) o(s) teste(s) que inicia(m) a caracterização laboratorial de espécies bacterianas? A) Testes de PCR. B) Coloração de BAAR. C) Teste de motilidade e coloração de Gram.• D) Exame direto e avaliação de motilidade. E) Avaliação morfológica e coloração de Gram. 3) Os vírus são muito pequenos para serem vistos ao microscópio óptico e não podem ser cultivados fora de seus hospedeiros. Os vírus são organismos que: A) contêm dois tipos de ácido nucleico: DNA e RNA. B) contêm um único tipo de ácido nucleico: DNA ou RNA. C) contêm somente RNA mensageiro. D) contêm um único tipo de ácido nucleico: DNA. E) contêm um único tipo de ácido nucleico: RNA. 4) Organismos de espécies diferentes podem apresentar relações de interdependência, que, muitas vezes, resultam em uma ação benéfica para ambos os lados. Defina o termo "simbiose": A) A simbiose é um processo de divisão celular. B) A simbiose é uma relação entre dois organismos diferentes. C) A simbiose é uma etapa da meiose. D) A simbiose é uma etapa de diferenciação do organismo. E) A simbiose é um processo da mitose e da meiose. 5) Os artrópodes, animais providos de patas articuladas, são diversificados e abundantes nas áreas agrícolas, aonde exercem funções benéficas aos cultivos ou podem causar prejuízos. Marque a alternativa correta em relação a diversas famílias de ácaros auxiliares na agricultura: A) Competem com os insetos auxiliares na ação benéfica no ecossistema. B) Têm ação de proteção dos artrópodes. C) Têm ação benéfica na limitação de pragas. D) Competem com as leveduras na ação benéfica do solo.• E) Competem com os parasitas na ação benéfica do solo. Na prática Os microrganismos caracterizados como coco Gram positivo estão entre as bactérias mais frequentemente isoladas de amostras biológicas humanas em laboratórios de microbiologia. Os estafilococos são um gênero de extrema importância em infecções. No entanto, são encontrados na pele e nas mucosas do homem e de outros animais apenas como colonizantes. Sua identificação laboratorial correta é fundamental para o diagnóstico clínico. Neste Na Prática, acompanhe um caso de identificação laboratorial. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/9f3f71d0-afd0-4bd1-8c42-f8a8365999f0/f60dbae9-92e9-4d63-872e-d2d01563fe39.png Saiba mais Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Manual técnico de diagnóstico laboratorial de Campylobacter Embora várias espécies de Campylobacter sejam ubiquitárias, algumas como Campylobacter jejuni, C. coli e C. lari são isoladas frequentemente a partir de casos de gastrenterite humana, sendo C. jejuni a principal espécie associada às doenças de transmissão alimentar (DTA). Estudos reportam o isolamento do microrganismo no trato gastrintestinal de diversos animais, o que pode contribuir para a contaminação de alimentos de origem animal, representando um risco potencial para a saúde pública. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Guia de bolso de doenças infecciosas e parasitárias Este guia tem sido reconhecido pelos profissionais de saúde como um manual prático e de grande utilidade. Certamente, essa deve ser uma das razões por que ele tem se constituído no veículo técnico de grande procura por esses usuários e, consequentemente, de maior tiragem dentre as publicações do Ministério da Saúde. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Biossegurança em laboratórios biomédicos e de microbiologia Tendo em vista que a microbiologia é um campo muito dinâmico, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), em cooperação com a Organização Pan-Americana da Saúde (OPAS), propõe a terceira revisão do Manual de Biossegurança em laboratórios biomédicos e de microbiologia, buscando atualizar informações nos temas considerados essenciais e contando com um seleto e conceituado corpo editorial. https://www.gov.br/saude/pt-br/acesso-a-informacao/acoes-e-programas/sislab/publicacoes/manual_tecnico_diagnostico_laboratorial_campylobacter.pdf/view https://bvsms.saude.gov.br/bvs/publicacoes/doencas_infecciosas_parasitaria_guia_bolso.pdf Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://bvsms.saude.gov.br/bvs/publicacoes/biosseguranca_laboratorios_biomedicos_microbiologia.pdf