Introdução à Microbiologia

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Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● MICROBIOLOGIA 
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INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA 
 
A microbiologia (Mikros = pequeno + Bio = vida + logos = ciência) é o ramo da biologia que estuda os 
microrganismos, incluindo eucariontes unicelulares e procariontes, como as bactérias, fungos e vírus. Atualmente, a 
maioria dos trabalhos em microbiologia é feita com métodos de bioquímica e genética. Também é relacionada com a 
patologia, já que muitos organismos são patogênicos. 
Microbiologistas têm feito muitas contribuições à biologia, especialmente nos campos da bioquímica, genética, e 
biologia celular. Micróbios possuem características que os tornam os modelos de organismos ideais. Foi descoberta a 
origem das bactérias, tendo sido anterior a origem de outros corpos, tais como protozoários, eucariotes e vírus. Dentre 
os citados, o último a se desenvolver foram os protozoários, por tratar-se de seres com uma complexidade maior. 
 São muito pequenos, então eles não consomem muitos recursos; 
 Alguns possuem ciclos de vida bastante curtos (aprox. 30 minutos para E. coli, desde que esteja na presença 
das condições ótimas de crescimento); 
 Células podem sobreviver facilmente em isolamento das outras células; 
 Eles podem se reproduzir por divisão mitótica, permitindo a propagação de clones idênticos em populações; 
 Eles podem ser congelados por longos períodos de tempo. Mesmo se 90% das células são mortas pelo 
processo de congelamento, há milhões de células em um mililitro da cultura líquida. 
 
Estes traços permitiram que Joshua e Esther Lederberg pudessem dirigir um elegante experimento em 1951 
demonstrando que adaptações evolutivas surgem melhor da preadaptação do que da mutação dirigida. Para isto, eles 
inventaram a replicação em placa, que permitiu que eles transferissem numerosas colônias de bactérias para locais 
específicos de uma placa de petri preenchida com Ágar-ágar para regiões análogas em diversas outras placas de petri. 
Após a replicação de uma placa com E. coli, eles expuseram cada uma das placas a fagos. Eles observaram que 
colônias resistentes aos fagos estavam presentes em partes análogas de cada placa, possibilitando-os concluir que os 
traços de resistência aos fagos existiam na colônia original, que nunca havia sido exposta aos fagos, ao invés de 
surgirem após as bactérias terem sido expostas aos vírus. 
 A extensiva caracterização dos micróbios tem nos permitido o uso deles como ferramentas em outras linhas da 
biologia: 
 Bactérias (especialmente Escherichia coli) podem ser usadas para reduplicar DNA na forma de um (plasmídeo). 
Este DNA é frequentemente modificado quimicamente in vitro e então inserido em bactérias para selecionar 
traços desejados e isolar o produto desejado de derivados da reação. Após o crescimento da bactéria e deste 
modo a replicação do DNA, o DNA pode ser adicionalmente modificado e inserido em outros organismos; 
 Bactérias podem também ser usadas para a produção de grandes quantidades de proteínas usando genes 
codificados em um plasmídeo; 
 Genes bacteriais têm sido inseridos em outros organismos como genes repórteres; 
 O sistema de hibridação em levedura combina genes de bactérias com genes de outros organismos já 
estudados e os insere em uma célula de levedura para estudar interações proteicas em um ambiente celular. 
 
 
HISTÓRICO 
Esta área do conhecimento teve seu início com os relatos 
de Robert Hooke e Antony van Leeuwenhoek, no século XVII, que 
desenvolveram microscópios que possibilitaram as primeiras 
observações de bactérias e outros microrganismos, além de 
diversos espécimes biológicos. Leeuwenhoek descobriu por 
acidente uma maneira de observar seres microscópicos no leite: 
lustrando lentes no local onde trabalhava, observou que, 
associando algumas delas, era possível observar elementos 
minúsculos, como os micro-organismos. Nesse momento, 
acontecia a descoberta do mundo microbiano, ou seja, o mundo 
de “pequeninos animálculos” (bactérias, fungos, protozoários), 
chamados assim por ele. 
Embora van Leeuwenhoek seja considerado o "pai" da microbiologia, os relatos de Hooke, descrevendo a 
estrutura de um bolor, foram publicados anteriormente aos de Leeuwenhoek. Assim, embora Leeuwnhoek tenha 
fornecido importantes informações sobre a morfologia bacteriana, estes dois pesquisadores devem ser considerados 
como pioneiros nesta ciência. Recentemente foi publicado um artigo discutindo a importância de Robert Hooke para o 
desenvolvimento da Microbiologia. 
 
Arlindo Ugulino Netto. 
MICROBIOLOGIA 2016 
http://pt.wikipedia.org/wiki/E._coli
http://pt.wikipedia.org/wiki/DNA
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Gene_rep%C3%B3rter&action=edit&redlink=1
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Sistema_de_hibrida%C3%A7%C3%A3o_em_levedura&action=edit&redlink=1
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TEORIA DA ABIOGÊNESE 
Cerca de 2 mil anos atrás, surgiu a ideia de que a vida poderia se originar espontaneamente da matéria 
inanimada. Aristóteles e outros sábios da época acreditavam que larvas poderiam surgir "espontaneamente" do lixo, 
assim como outros seres poderiam aparecer na terra, da lama e de outros materiais. Aristóteles admitia que, para um ser 
vivo se originar da matéria bruta bastava apresentar o que ele chamou de "princípio ativo", que faria uma pedra se 
transformar num peixe, desde que as condições fossem favoráveis. Entretanto, nunca ocorreu aos pesquisadores isolar 
sua experiência para que os micro-organismos não pudessem "entrar" no recipiente que continha os ingredientes. Assim, 
tal experimento sofria abertamente a interferência externa. A teoria da abiogênese começou a desmoronar quando essa 
possibilidade foi testada. 
 
TEORIA DA BIOGÊNESE 
A vida só se origina de outra forma pré-existente e não de um "Princípio ativo" que, 
segundo Aristóteles, poderia ser um objeto inanimado. As experiências do médico e 
biólogo italiano Francesco Redi e Louis Pasteur sepultaram definitivamente a teoria da 
abiogênese. 
Francesco Redi (1668), cientista italiano, foi um dos primeiros biogenistas a 
questionar a teoria da geração espontânea. Em seu experimento, Redi colocou pedaços 
de carne em dois frascos abertos, cobrindo um deles com uma fina camada de gaze. Após 
instantes da preparação, analisou que os dois frascos ficaram rodeados por moscas, mas 
elas só podiam pousar no pedaço de carne contida no frasco descoberto. Transcorridos 
alguns dias, com a matéria orgânica decomposta, notou o surgimento de larvas apenas no 
frasco aberto, concluindo então que as larvas surgiram do desenvolvimento de ovos 
colocados pelas moscas, e não da carne em putrefação, dotada de fonte de vida. Mas que 
a carne somente contribuía com um meio propício para atração de moscas, deposição de 
ovos e eclosão de larvas. Com este teste provou que a vida não surge espontaneamente 
em qualquer circunstância, mas atestando que a vida somente se origina de outro ser 
vivente. 
Em meados do século XVII, o holandês Antonie van Leeuwenhoek com um microscópio descobriu o mundo dos 
micro-organismos, os micróbios. Os abiogenistas acreditaram ainda mais na sua tese, afirmando que seres tão 
pequenos não se reproduzia e sim surgiam espontaneamente. 
 O cientista inglês John Needham (1713-1481) realizou seus 
experimentos para provar que os micróbios surgiam de geração 
espontânea. Diversos frascos contendo um caldo nutritivo foram 
submetidos à fervura por 30 minutos. Depois Needham lacrava os 
frascos com rolhas e os deixava por repouso por alguns dias. Depois 
desse repouso ele examinou o caldo com a ajuda de um microscópio 
e notou a presença de micro-organismos. A explicação dada foi que a 
fervura tinha matado todos os seres eventualmente presentes no 
caldo e nenhum micro-organismo poderia entrar no frasco após de ter 
sido lacrado com rolhas. Portanto, só havia uma explicação: os micro-
organismos surgiram por geração espontâneaou abiogênese. 
 Após alguns anos o padre e pesquisador italiano Lazzaro Spallanzani (1729-1799) repetiu os experimentos de 
Needham com algumas modificações. Spallanzani colocou caldo nutritivo em balões de vidro e fechou-os 
hermeticamente. Esses balões eram então colocados em caldeirões e fervidos por cerca de uma hora. Dias depois ele 
examinou os caldos e obteve resultados completamente diferentes aos de Needham: o caldo estava livre de micro-
organismos. 
 Spallanzani explicou que Needham submeteu a solução à fervura por um tempo curto demais para esterilizar o 
caldo. Needham respondeu às críticas afirmando que o tempo longo usado pelo cientista destruía a força vital ou 
princípio ativo que dava vida à matéria, e ainda tornava o ar desfavorável ao aparecimento da vida. Em fins do século 
XVII pôde-se entender porque o ar se tornava desfavorável ao aparecimento da vida. Descobriu-se que o oxigênio é 
essencial à vida. Segundo abiogenistas o aquecimento prolongado e a vedação hermética excluíam o oxigênio tornando 
impossível a sobrevivência de qualquer forma de vida. 
Foi por volta de 1860 que um grande cientista francês conseguiu provar definitivamente que seres vivos só 
podem se originar de outros seres vivos. Louis Pasteur (1822-1895) preparou um caldo de carne – excelente meio de 
cultura para micróbios – colocou então, esse caldo em um frasco com pescoço de cisne e submeteu o líquido contido 
dentro desse frasco à fervura para a esterilização. Após a fervura a medida que o líquido resfriava, gotículas de água se 
acumulavam no pescoço do frasco agindo como uma espécie de filtro retendo os micróbios contidos no ar que penetrava 
no balão, impedindo a contaminação do caldo. Esse experimento mostrou que não era a falta de ar fresco que impedia a 
formação de micro-organismos no caldo. Pasteur provou também que não havia nenhuma ‘’força vital’’ que era destruída 
após a fervura, pois se aquele mesmo caldo esterilizado fosse submetido ao ar sem a filtragem que o balão pescoço de 
cisne proporcionava, surgiriam sim micro-organismos que advinham de contaminação. Com esse espetacular 
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experimento Pasteur recebeu um prêmio compensador da Academia Francesa de Ciências e derrubou de uma vez por 
todas a hipótese da geração espontânea ou abiogênese. 
 
OBS
1
: Spallanzani durante seus experimentos submeteu seus caldos à vedação hermética, isto é, livre de gazes. Um 
confeiteiro parisiense François Appert aproveitou as experiências de Spallanzani, notando que alimentos cozidos podiam 
ser guardados sob vedação hermética sem se estragar, inventou a indústria de enlatados. 
OBS²: Pasteur submeteu seus caldos a uma cuidadosa técnica de esterilização, com aquecimentos e resfriamentos 
bruscos. Hoje, essa técnica é conhecida como pasteurização. 
 
A partir destas descobertas e experiências que o mundo se viu voltado para um novo ramo da ciência. Lister 
(1867), por exemplo, viu-se preocupado em proteger as cirurgias desses seres microscópicos, desenvolvendo, assim, a 
cirúrgia antisséptica. Robert Koch (1876) e Pasteur se interessaram em estudar as possíveis relações desses seres com 
algumas doenças que acometiam populações nesse tempo. Foi daí que o primeiro observou bactérias no sangue de 
carneiro: bactérias causadoras da cólera e tuberculose. Louis Pasteur foi requisitado para investigar a doença do bicho-
da-seda e durante seis anos tentou provar que um protozoário causava a doença. Também estudou o papel dos 
microrganismos nas doenças dos seres humanos e dos animais. Em 1880 ele descobriu o que bactérias atenuadas 
conferiram proteção contra a cólera aviária e em 1884 relatou que os vírus atenuados protegiam contra a raiva. Pasteur 
com a finalidade de matar esporos, iniciou a prática de esterilizar as infusões empregando o vapor sob pressão (15 libras 
a 121
o
C), enquanto que materiais estáveis eram esterilizados em fornos com calor seco na temperatura de 160ºC. 
Robert Koch provou que as bactérias eram responsáveis pela doença 
do carbúnculo. Foi o primeiro a provar que um tipo específico de micróbio 
causa um tipo definido de doença. Em 1877 foi o primeiro a utilizar o cristal 
violeta com sucesso para a coloração do antraz, Paul Ehrlich utilizou o azul de 
metileno e F Ziehl e F. Neelsen desenvolveram a coloração pelo ácido, 
permitindo que Koch observasse mais tarde o bacilo da tuberculose. Introduziu 
também o meio contendo ágar, identificou o bacilo da tuberculose e foi o 
primeiro a isolar as bactérias causadoras do antraz e da cólera asiática. Koch, 
por volta de 1880, organizou postulados baseado em quatro critérios 
necessários para provar que um micróbio específico causa uma doença 
particular. 
 
OBS
3
: Postulados de Koch: 
 Um microrganismo específico deve sempre estar associado a uma 
doença; 
 O microrganismo deve ser isolado e cultivado em cultura pura, em 
condições laboratoriais; 
 A cultura pura do microrganismo produzirá a doença quando inoculada 
em animal susceptível; 
 É possível recuperar o microrganismo inoculado do animal infectado 
experimentalmente. 
 
O ramo da imunologia desenvolveu-se dos estudos iniciais da bacteriologia. Porém os chineses, persas e 
brahmins já praticavam a variolização, técnica que consistia na exposição de um indivíduo são às crostas secas de um 
indivíduo que se recuperava da doença. Em 1776, Edward Jenner, introduziu a prática de imunização ativa, expondo 
indivíduos a antígenos da varíola humana mais branda, protegendo-os da forma mais agressiva. 
Pasteur, após 100 anos, estendeu o conceito de imunização ativa, quando observou que a cólera aviária podia 
ser evitada inoculando cultura velha de bacilos, com a sua virulência reduzida. Em seguida ele aplicou este princípio de 
imunização na prevenção do carbúnculo, denominando as culturas avirulentas de vacinas (do latim vacca, vaca) e o 
processo de imunização, com tais culturas, de vacinação. Ele desenvolveu este método através da utilização de 
organismos atenuados e preparou vacinas protetoras contra o antraz, a erisipela suína e contra a raiva. 
Koch iniciou estudos sobre as relações celulares do hospedeiro às infecções, o clássico de imunidade mediada 
por células foi a observação, que o mesmo fez, quando injetou um antígeno derivado do organismo causador da 
tuberculose, ocasionando reações inflamatórias tardias em seres humanos e animais quando expostos. 
Alexander Fleming (1881 – 1955) trabalhou como médico microbiologista no Hospital St. Mary de Londres até o 
começo da Primeira Guerra Mundial. Durante a guerra foi médico militar nas frentes de batalha da França e ficou 
impressionado pela grande mortalidade nos hospitais de campanha causada pelas feridas de arma de fogo que 
resultavam em gangrena gasosa. Finalizada a guerra, regressou ao Hospital St. Mary onde buscou intensamente um 
novo antisséptico que evitasse a dura agonia provocada pelas infecções durante a guerra. Os dois descobrimentos de 
Fleming ocorreram nos anos 20 e ainda que tenham sido acidentais demonstram a grande capacidade de observação e 
intuição deste médico britânico. O descobrimento da lisozima ocorreu depois que o muco de seu nariz, procedente de 
um espirro, caísse sobre uma placa de cultura onde cresciam colônias bacterianas. Alguns dias mais tarde notou que as 
bactérias haviam sido destruídas no local onde se havia depositado o fluido nasal. O laboratório de Fleming estava 
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habitualmente bagunçado, o que resultou em uma grande vantagem para sua segunda importante descoberta. Em 
Setembro de 1928, Fleming estava realizando vários experimentos em seu laboratório e ao inspecionar suas culturas 
antigas antes de destruí-las notou que a colônia de um fungo havia crescido espontaneamente, como um contaminante, 
numa das placas de Petri semeadas com Staphylococcus aureus. Fleming observou outras placase comprovou que as 
colônias bacterianas que se encontravam ao redor do fungo (mais tarde identificado como Penicillium notatum) eram 
transparentes devido a uma lise bacteriana. A lise significava a morte das bactérias, e no caso, das bactérias 
patogênicas (Staphylococcus aureus) crescidas na placa. 
 
 
CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS SERES VIVOS 
Até a metade do século XX, os seres vivos são classificados em apenas duas categorias: reino animal e reino 
vegetal. Com o progresso da biologia, a classificação se amplia para incluir organismos primitivos que não têm 
características específicas só de animais ou de vegetais. 
A partir da década de 60, o critério internacionalmente aceito divide os organismos em cinco reinos: 
 Moneras: seres unicelulares (formados por uma única célula) procariontes (células sem núcleo organizado). O 
material hereditário é constituído por ácido 
nucleico no citoplasma. São as bactérias e 
as cianófitas (algas azuis), antes 
consideradas vegetais primitivos. 
 Protistas: seres unicelulares ou 
pluricelulares eucariontes (que possuem 
núcleo individualizado). Seu material 
genético está organizado nos 
cromossomos, dentro do núcleo. 
Representados por protozoários, como a 
ameba, o tripanossomo (causador do mal 
de Chagas), o plasmódio (agente da 
malária), que até a metade do século XX 
eram considerados animais primitivos e 
algas unicelulares e pluricelulares. 
 Fungos: seres eucariontes uni e 
pluricelulares como as leveduras, o mofo 
e os cogumelos. Já foram classificados 
como vegetais, mas sua membrana 
possui quitina, molécula típica dos insetos 
e que não se encontra entre as plantas. 
São heterótrofos (não produzem seu 
próprio alimento), por não possuírem 
clorofila. 
 Animais: são organismos multicelulares e 
heterótrofos (não produzem seu próprio 
alimento). Englobam desde as esponjas 
marinhas até o homem, cujo nome 
científico é Homo sapiens. 
 Plantas: caracterizam-se por ter as células revestidas por uma membrana de celulose e por serem autótrofas 
(sintetizam seu próprio alimento pela fotossíntese). Existem cerca de 400 mil espécies de vegetais classificados.