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FACULDADES INTEGRADAS DE PATOS-FIP CURSO DE NUTRIÇÃO Introdução a Microbiologia Albert Martins MICROBIOLOGIA Microbiologia: Mikros (= pequeno) + Bio (= vida) + logos (= ciência) Definição de Microbiologia: Área da ciência que dedica-se ao estudo dos microrganismos, que podem ser encontrados como células isoladas ou agrupados em diferentes arranjos (cadeias ou massas), sendo que as células, mesmo estando associadas, exibiriam um caráter fisiológico independente. Microorganismos: Bactérias, fungos (leveduras e mofos), protozoários, algas microscópicas e também os vírus (entidades acelulares). Habitat: Atualmente se conhece que habitam todos os ecosistemas e lugares. Bactérias Archaea Fungos Vírus Algas Protozoários Adaptado de Tortora et al., Microbiology, 8 ed HISTÓRICO ROBERT HOOKE (1665), usando lentes de aumento, conseguiu ver e desenhar fungos saprófitas em superfícies de objetos e de plantas Esquema do microscópio construído por Robert Hooke e um esquema de um fungo observado por este pesquisador. (Adaptado de Tortora et al., Microbiology - 8 ed) O MERCADOR HOLANDÊS ANTONI VAN LEEWENHOEK, CIENTISTA AMADOR, QUE INVENTOU O PRIMEIRO MICROSCÓPIO , NO FINAL DO SÉCULO XV •Entre 1673-1723: Antony van Leeuwenhoek observou microorganismos vivos através de lentes de aumento provenientes de diversas amostras. Desenhos originais feitos por van Leeuwenhoek Protótipo do microscópio fabricado por Leweenhoek Haeckel e o 3º reino (1866): Animal Vegetal Protista (unicelulares) 4. A classificação dos microrganismos WHITTAKER (1969) . Considera as relações evolutivas sendo compatível com os estudos bioquímicos, genéticos e de ultra-estrutura; . Basea-se nos três modos de nutrição (Fotossíntese, Absorção e Ingestão); • Whittaker propõe os 5 Reinos (1969) • tipo de célula: procariótica x eucariótica • organização celular: unicelular x pluricelular • nutrição: aborção x fotossíntese x ingestão 4. A classificação dos microrganismos O sistema de classificação em cinco reinos de Whittaker (1969) Eucariotos Pluricelulares Unicelulares Procariotos Fotossíntese Absorção Ingestão MONERA: Procariotos que não apresentam nutrição por ingestão; PROTISTA: Microrganismos eucariótos unicelulares, sistema de nutrição contínuo; FUNGI: Nutrição por absorção. WOESE (1977) . Archaeobacteria: Bactérias que produzem gás metano, vivem em altas concentrações de sal ou requerem altas temperaturas; . Eubacteria: Todas as outras bactérias; . Eucaryotes: Protozoários, algas, fungos, plantas e animais A microbiologia tem grande importância seja como ciência básica ou aplicada. -Básica: estudos fisiológicos, bioquímicos e moleculares (modelo comparativo para seres superiores). => Microbiologia Molecular - Aplicada: processos industriais, controle de doenças, de pragas, produção de alimentos, etc. IMPORTÂNCIA DA MICROBIOLOGIA Áreas de estudo: Odontologia: Estudo de microrganismos associados à placa dental, cárie dental e doenças periodontais. Estudos com abordagem preventiva. Medicina e Enfermagem: Doenças infecciosas e infecções hospitalares. Nutrição: Doenças transmitidas por alimentos, Controle de qualidade de alimentos, Produção de alimentos. Biologia: Aspectos básicos e biotecnológicos. Produção de antibióticos, hormônios (insulina, GH), enzimas (lipases, celulases), insumos (ácidos, álcool), Despoluição (Herbicidas - Pseudomonas, Petróleo). Importância da Microbiologia Utilização Industrial - Fermentação da cana-de-açucar para produção de álcool - Produção de alimentos reguladores intestinais: Lactobacillus - Produção de vinagre : Acetobacter sp. Reciclagem de elementos vitais Ciclo do O2 Bactérias decompositoras aeróbicas Ciclo do N Fixadores de N na agricultura Bactérias do gênero Rhizobium - Amonia(NH4) - Nitrito(No2) - Nitrato(No3) Importância da Microbiologia Biotecnologia e engenharia genética - Expandir potencial de Bactérias para utilizações nas indústrias - Linhagem de Bactérias ou vírus geneticamente alteradas para utilização em lavouras contra pragas - Produção de medicamentos e vacinas -Detergentes Importância da Microbiologia Biorremediação - Utilização de bactérias (Pseudomonas e Bacillus) para limpar poluentes Ex: -Derrames químicos, óleos -Limpeza de esgotos Importância da Microbiologia Bactérias e Doenças Humanas Microbiota Normal - Produção de substâncias úteis como vitaminas K e B - Desequilíbrio da flora gástrica (uso indiscriminado de antibióticos de amplo espectro) Doenças infecciosas Quando um patógeno invade um hospedeiro susceptível. Ex: Cólera, HIV, HPV,micoses As bacterias são diferenciadas pela: •Morfologia, •pela composição química, •pelas necessidades nutricionais e fonte de energia. •pelas atividades bioquímicas e •Pelas características genéticas. Procarióticos X Eucarióticos • As células procarióticas e eucarióticas são similares em sua composição química e reações químicas. • As células procarióticas não possuem organelas revestidas por membrana (incluindo o núcleo). • A peptídeoglicana é encontrada nas paredes celulares procarióticas, mas não nas eucariotas. 23 24 1. CLASSIFICAÇÃO (em relação à forma) ARRANJOS Cocos Estreptococo Tétrade Sarcina(8) Estafilococo ARRANJOS Bacilos Bacilo isolado Estreptobacilo Diplobacilo 28 29 ESTRUTURA CELULAR > CITOPLASMA > MEMBRANA CITOPLASMÁTICA > PAREDE CELULAR > CÁPSULA > FLAGELOS > PILI ( FÍMBRIAS) CITOPLASMA 1- NUCLEÓIDE COMPOSTO DE DNA Cromossomal e Extracromossomal ( PLASMÍDIOS) 2-RIBOSSOMOS = SÍNTESE PROTÉICA 3-INCLUSÕES (DEPÓSITOS DE RESERVA) 34 35 DNA Bases puricas e pirimidicas Açucar: Desoxirribose Fosfato 36 MEMBRANA CITOPLASMÁTICA MEMBRANA CITOPLASMÁTICA 2- FUNÇÕES 2.1 PERMEABILIDADE SELETIVA E TRANSPORTE DE SOLUTOS DIFUSÃO FACILITADA = NÃO REQUER ENERGIA. PROTEÍNA TRANSPORTADORA PERMITINDO TRANSPORTAR SUBSTÂNCIAS PELA MEMBRANA SUBSTRATO +PROTEÍNA ESPECÍFICA ATP TRANSPORTE DE NUTRIENTES Transporte ativo TRANSPORTE DEPENDENTE DE PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO FUNÇÕES - Biossíntese: sede de enzimas para formação da parede celular e de lipídios transportadores - Secreção: de toxinas,penicilinases,etc… - Duplicação de DNA: complexo de duplicação do DNA na membrana PAREDE CELULAR CAMADA DE PEPTIDOGLICANO CONSTITUÍDA DE 2 açúcares (N-ACETILGLICOSAMINA E ÁCIDO N-ACETILMURÂMICO) - ESPESSA ( GRAM POSITIVA ) - FINA ( GRAM NEGATIVA ) GRAM-POSITIVAS • Circunda a membrana plasmática e protege a célula das alterações na pressão de água. • Consiste de peptídeoglicana, um polímero composto de NAG e NAM e cadeias curtas de aminoácidos. • A penicilina interfere com a síntese de peptídeoglicana. 42 43 GRAM-NEGATIVAS • As bactérias gram (-) possuem uma membrana externa de lipoproteína- lipopolissacarídeo-fosfolipídeo (LPS), circundando uma fina camada de peptídeoglicana.• membrana externa protege a célula da fagocitose e da penicilina, lisozima e outras substâncias químicas. GRAM-NEGATIVAS • As porinas são proteínas que permitem às moléculas pequenas passar através da membrana externa; proteínas específicas permitem que outras moléculas se movam através da membrana externa. • Lipoproteína:ESTABILIZAR A MEMBRANA EXTERNA E FIXÁ-LA À CAMADA DE PEPTIDOGLICANO 46 47 48 Coloração de GRAM • O método de Gram permite classificar as bactérias em dois grandes grupos: as que retêm Violeta de genciana (Gram- positiva) e as que não retém o violeta genciana (Gram-negativa). Além do mais, é útil para determinar a forma (cocos e bacilos), e o arranjo das células após a divisão celular (em forma de cacho, cadeias, sarcina, etc.). CÁPSULA CÁPSULA = camada condensada e bem definida que circunda a célula. - A cápsula constitui um dos antígenos de superfície das bactérias e está relacionada com a virulência, uma vez que a cápsula confere resistência à fagocitose. - Permitem a adesão a superfícies - Impedem o ressecamento FLAGELOS • São apêndices filamentosos relativamente longos composto pela proteína flagelina • Os flagelos procarióticos rotam para empurrar a célula (locomoção) • Proteína flagelina atua como um antígeno. 52 53 54 55 PILI ( FÍMBRIAS ) APÊNDICES SUPERFICIAIS RÍGIDOS (só ME) COMPOSTOS DE PROTEÍNAS ( PILINAS ) ANTÍGENOS DE COLONIZAÇÃO CLASSIFICAM-SE: PILI COMUNS :ADERÊNCIA DAS BACTÉRIAS ÀS CÉLULAS HOSPEDEIRAS. PILI SEXUAIS (F): CONDUTOR DE MATERIAL GENÉTICO DURANTE A CONJUGAÇÃO BACTERIANA 57 58 Inclusões: Depósito de reserva 1. Grânulos metacromáticos reserva de fosfato 2. Grânulos polissacarídeos Glicogênio e Amido 3. Inclusões lipídicas Lipídeos 4. Grânulos de enxofre Enxofre ESPOROS • Forma de resistência das bactérias, as quais modificam o seu metabolismo em condições adversas ao crescimento (falta de nutriente e de água). • Altamente resistentes à dessecação, ao calor e agentes químicos • o material genético fica protegido por uma espessa camada de sais minerais 61 62
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