Introdução à Microbiologia

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O estudo dos micro-organismos e da sua relação com o ambiente;
Micróbio/micro-organismos/microrganismos  formas de vida diminutas 
invisíveis a olho nu (????)  bactérias, fungos, protozoários, algas 
microscópicas e vírus (vírus são formas de vida??);
A maioria é unicelular;
 Em virtude do tamanho dos microrganismos, a microbiologia, como ciência, 
só se desenvolveu após a invenção e o aperfeiçoamento dos microscópios.
INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA
A vida na Terra
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Microrganismos são essenciais para a manutenção do equilíbrio dos 
organismos e do meio ambiente:
Microrganismos marinhos e de água doce  base da cadeia alimentar;
Microrganismos de solo  degradação e ciclagem;
Microrganismos simbiontes;
Microrganismos fotossintetizantes.
Microrganismos têm grandes aplicações comerciais  alimentos, energia, 
medicamentos, enzimas, etc...  engenharia genética.
INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA
O impacto dos Micro-organismos
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Micro-organismos como agentes de doenças
 A microbiologia teve suas raízes no estudo das doenças infecciosas
 No início do século XX, os micro-organismos eram as principais causas de morte 
grande número de idosos e crianças sucumbiam devido a doenças microbianas
 Desenvolvimento da microbiologia maior compreensão dos processos das doenças, 
melhoria das práticas sanitárias e ambientais controle e redução das doenças 
infecciosas
Micro-organismos e Agricultura
 Algumas das principais culturas envolvem leguminosas, que vivem em estreita 
associação com bactérias  fixação do nitrogênio  é dispensado assim o uso de 
fertilizantes nitrogenados dispendiosos e poluentes
 Ruminantes  processo digestivo dependente de microrganismos
 Os microrganismos são os principais 
responsáveis pela ciclagem dos elementos 
químicos necessários à vida: carbono, 
nitrogênio, oxigênio e enxofre.
 Por outro lado, além dos efeitos benéficos à 
agricultura, os microrganismos também podem 
trazer efeitos negativos: doenças microbianas 
em plantas e animais.
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Micro-organismos e Alimentos
 Uma vez que vegetais e animais produzidos são destinados ao consumo humano, eles 
devem ser disponibilizados de forma saudável  controle do desenvolvimento 
microbiano  evitar decomposição dos alimentos
 Por outro lado, nem todos os 
microrganismos tem efeitos nocivos sobre 
os alimentos ou sobre aqueles que os 
ingerem  há alimentos produzidos que 
dependem de transformação microbiana
Micro-organismos, energia e meio ambiente
 Produção de biogás a partir de atividades metabólicas de bactérias sobre dejetos
 Produção de biomassa a partir de energia luminosa
 Produção de combustíveis a partir de biomassa
 Produção de combustíveis por conta da fermentação
 Degradação de poluentes  biorremediação 
decompor e/ou consumir óleo derramado, solventes, 
pesticidas...
 Enzimas bacterianas podem ser usadas para 
desentupimento de bueiros
 Estações de tratamento de esgoto combinam 
processos físicos com a ação microbiana  bactérias 
convertem materiais orgânicos em dióxido de 
carbono, nitratos, fosfatos, sulfatos, amônia...
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Biotecnologia e Microbiologia
 O uso de microrganismos com vistas à obtenção de um produto, constitui um processo 
biotecnológico
 Embora a biotecnologia ocorra há milênios, as técnicas empregadas se tornaram mais 
sofisticadas nas últimas décadas, principalmente com o advento da tecnologia do DNA 
recombinante  engenharia genética  produção de enzimas, vacinas... otimização de 
processos industriais...
“O papel dos infinitamente pequenos 
na natureza é infinitamente grande”
Louis Pasteur
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 Embora os microrganismos estejam há milênios ao nosso redor (e há bilênios no 
planeta), a microbiologia é recente;
 1665  Robert Hooke, ao observar uma fina fatia de cortiça, relatou que as 
menores unidades vivas eram “pequenas caixas/celas”  “células”  teoria celular 
 “todas as coisas vivas são compostas por células”;
 Em seu livro Micrographia, do mesmo ano, representou estruturas de 
frutificação de bolores coletados de couro.
HISTÓRICO DA MICROBIOLOGIA
Fig. 1.9
 1676-1684  Anton(i) van Leeuwenhoek descobriu as bactérias  descreveu como 
“animálculos”  usou como amostra: água da chuva, suas próprias fezes e material 
raspado de seus dentes.
HISTÓRICO DA MICROBIOLOGIA
Fig. 1.10
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HISTÓRICO DA MICROBIOLOGIA
HISTÓRICO DA MICROBIOLOGIA
 Após van Leeuwenhoek, o progresso no estudo dos minúsculos organismos foi lento 
por cerca de 150 anos
 Século XIX microscópios aperfeiçoados e mais amplamente difundidos  formas 
de vida microbiana passaram a ser mais observadas
 No mesmo período, é questionada e derrotada a teoria de geração espontânea 
Louis Pasteur
 Até a metade do séc. XIX, muitos cientistas acreditavam que algumas formas de 
vida poderiam surgir espontaneamente da matéria morta  geração 
espontânea (as pessoas acreditavam que sapos, cobras e camundongos 
poderiam nascer do solo úmido, que moscas poderiam surgir do estrume e que 
larvas de insetos poderiam surgir de corpos em decomposição)
 Defensores da geração espontânea apresentavam objeções a experimentos 
onde caldos nutrientes eram fervidos e imediatamente lacrados, pois alegavam 
que a “força vital” (ar) tinha sido destruída pelo calor e impedida de entrar em 
contato com os caldos por conta dos lacres. Em 1861, entretanto, experimentos 
de Pasteur refutaram a geração espontânea.
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HISTÓRICO DA MICROBIOLOGIA
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HISTÓRICO DA MICROBIOLOGIA
HISTÓRICO DA MICROBIOLOGIA
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Fermentação e Pasteurização
 Pasteur descobriu que a fermentação (fermentare = ferver, ebulir, borbulhar), que 
transformava açúcar em etanol durante a produção da cerveja e do vinho, era 
conduzida por microrganismos (naquela época achava-se que o ar era responsável por 
essa transformação)  leveduras (levare = fazer crescer – devido ao aumento do 
volume do mosto em razão da liberação do gás e da formação de espuma);
 Mercadores queriam também entender o porquê do azedamento dessas bebidas 
Pasteur descobriu que o motivo eram bactérias;
 Solução do problema  aquecimento matava a maioria das bactérias que causavam 
o estrago  PASTEURIZAÇÃO.
Fig. 1.14
Teoria do Germe da Doença
 A descoberta de que as leveduras têm um papel fundamental na fermentação foi a 
primeira ligação entre a atividade de um microrganismo e as mudanças químicas e 
físicas nas matérias orgânicas  alertou os cientistas para o fato de que 
microrganismos pudessem ter relações similares (alteração na matéria) em plantas e 
animais – ou seja, que pudessem causar doenças  teoria do germe da doença;
 Difícil de aceitar na época  explicações místicas  doentes de uma vila eram 
afetados por “demônios na forma de odores dos esgotos” ou na forma de “venenos dos 
pântanos”  achava-se inconcebível micróbios “invisíveis” viajarem pelo ar e infectar 
plantas e animais;
 Aos poucos os cientistas foram acumulando fatos para dar suporte à teoria do germe 
 Ex.: Joseph Lister aplicou a teoria aos procedimentos médicos  assepsia para 
diminuir a transmissão de infecções de um paciente para outro  foi propulsor do 
desenvolvimento de desinfetantes mais tarde;
 A primeira prova de que bactérias realmente causam doenças foi fornecida por Robert 
Koch em 1876  descobriu uma bactéria na forma de bastonete (Bacillus anthracis) no 
sangue de gado que morrera de antraz  cultivou a bactéria isolada e injetou em 
animais sadios que desenvolveram a doença e morreram  tornou a isolar e comparou 
com as bactérias originalmente isoladas  postulados de Koch.
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11Penicilina: um acidente de sorte.
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HISTÓRICO DA MICROBIOLOGIA
HISTÓRICO DA MICROBIOLOGIA
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MICROBIOLOGIA E MICROSCOPIA
 A microbiologia e a microscopia progrediram lado a lado;
 Tão importante quanto o aumento é a resolução (a capacidade de distinguir dois 
objetos)  resolução do olho humano é de 0,1 mm e do microscópio óptico é de 
0,2 mm
Microscopia Óptica
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Microscopia Óptica de Campo Claro
 No microscópio de campo claro, os 
espécimes são visualizados em virtude das 
diferenças de contraste entre eles e o 
meio  células absorvem ou dispersam a 
luz em graus variáveis
 Células bacterianas são normalmente de 
difícil visualização devido à ausência de 
contraste em relação ao meio
 Coloração aumenta o contraste e melhora 
a imagem  corantes são compostos 
orgânicos, sendo que cada classe 
apresenta afinidades específicas por 
determinados compostos celulares
Microscopia Óptica de Campo Claro
 A realização de uma coloração 
simples deve ser iniciada a partir de 
preparações celulares secas, fixadas 
pelo calor
 Em seguida, adiciona-se o corante
 Em virtude do tamanho das células 
(principalmente depois de secas), 
utiliza-se a objetiva de imersão
Fig. 2.3
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Microscopia Óptica de Fluorescência
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Microscopia Eletrônica
 Microscópios eletrônicos utilizam 
feixes de elétrons em vez de feixe 
de fótons
 São adaptados com câmeras, 
permitindo a obtenção de uma 
fotografia micrografia eletrônica
 Maior resolução  comprimento 
de onda dos elétrons é muito 
menor que o da luz visível 
(comprimento de onda afeta a 
resolução)
 MET e MEV
MET
Fig. 3.10
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MEV
Fig. 3.10
Bacillus subtilis
Rhodovibrio sodomensis
MET e MEV geram imagens em 
preto e branco
Fig. 2.10
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Fig. 3.2
Microbiota Normal
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Biofilmes