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Estudo da Microbiologia Prof.: Daniela Pontes Microbiologia Ramo da Biologia que estuda os microrganismos. Microrganismo: Denominação genérica de seres microscópicos, geralmente unicelulares, tais como vírus, bactérias, protozoários, certas algas e certos fungos. Também conhecido, popularmente, como germe e micróbio. Conceitos Básicos Objetivo da Microbiologia: • Preocupa-se com a forma, a estrutura, a reprodução, a fisiologia, o metabolismo e a identificação dos seres microscópicos. • Inclui o estudo de sua distribuição natural, suas relações recíprocas e com outros seres vivos, seus efeitos benéficos e prejudiciais sobre o homem e os animais e as alteração físicas e químicas que provocam em seu meio ambiente. Conceitos Básicos • Microrganismos: minúsculos seres vivos, individualmente muito pequenos para serem vistos a olho nu. • Inclui: - bactérias, - fungos (leveduras e mofos), - protozoários, - algas microscópicas. * Vírus: entidades acelulares, muitas vezes considerado o limite entre seres vivos e não-vivos. Conceitos Básicos Microrganismos: • Microrganismos individualizados só podem ser observados com o auxílio de microscópios. • Os microrganismos são ditos onipresentes, pois podem ser encontrados em todos os lugares. • Categorias de microrganismos: - Microrganismos acelulares (partículas infecciosas): vírus e príons. - Microrganismos celulares: todas as bactérias, algumas algas, todos os protozoários e alguns fungos. Conceitos Básicos Microrganismos Patógenos ou Patogênicos Causadores de doenças Somente cerca de 3% dos microrganismos conhecidos causam doenças Não patogênicos Não causam doenças Conceitos Básicos Histórico • As bactérias e os protozoários forma os primeiros microrganismos observados pelos seres humanos. • Foram necessários cerca de 200 anos para que fosse estabelecida uma relação entre microrganismos e doenças infecciosas. Histórico • Acontecimentos mais importantes na história da Microbiologia: - Desenvolvimento dos microscópios; - Procedimentos de coloração bacteriana; - Técnicas que tornaram possível cultivar os microrganismos no laboratório; - Etapas que provaram que microrganismos específicos são responsáveis por determinadas doenças infecciosas. Histórico • Muitos indivíduos contribuíram para o conhecimento atual dos microrganismos. • Três microbiologistas pioneiros: - Anton van Leeuwenhoek (1632-1723) - Louis Pasteur (1822-1895) - Robert Koch (1843-1910) Histórico Anton van Leeuwenhock (1632-1723): • “Pai da Microbiologia”, “Pai da Bacteriologia” e “Pai da Protozoologia”: primeira pessoa a observar bactérias e protozoários vivos. Histórico Anton van Leeuwenhock (1632-1723): • Não era um cientista diplomado. • Como passatempo polia pequenas lentes de vidro e as fixava em pequenas armações metálicas. microscópio de lente simples ou microscópio simples. • Ele examinou raspas de seus dentes, água de valas e lagoas, água na qual ele havia deixado pimentas (infusão), sangue, esperma e até mesmo suas fezes diarreicas. Histórico Anton van Leeuwenhock(1632-1723): • Nunca especulou a origem desses microrganismos, nem nunca associou à causa das doenças. • Essas relações só foram estabelecidas com os trabalhos de Louis Pasteur e Robert Kock. • Especulação da origem: biogênese X abiogênese. Histórico Louis Pasteur (1822-1895): • Químico francês que deu inúmeras contribuições ao campo da Microbiologia. • Juntamente com John Tyndall, demonstrou que a teoria da geração espontânea não era verdadeira e provou que a vida só pode surgir a partir de vida preexistente. Histórico Louis Pasteur (1822-1895) – Contribuições: • Enquanto tentava descobrir por que o vinho se tornava contaminado com substâncias indesejáveis, descobriu o que ocorria durante a fermentação alcoólica. Exemplos: - leveduras convertem a glicose das uvas em álcool etílico. - Certas bactéria contaminantes convertem a glicose em ácido acético (vinagre), alterando o sabor do vinho. Histórico Louis Pasteur (1822-1895) – Contribuições: • Por meio dos seus experimentos, destruiu a teoria da geração espontânea. Histórico Louis Pasteur (1822-1895) – Contribuições: • Descobriu formas de vida que podiam existir na ausência do oxigênio. • Introduziu os termos: - Aeróbios: organismos que necessitam do oxigênio. - Anaeróbios: organismos que não necessitam do oxigênio. Histórico Louis Pasteur (1822-1895) – Contribuições: • Desenvolveu um processo para matar microrganismos que deterioravam o vinho. Pasteurização - Utilizada para matar patógenos em muitos tipos de líquidos. - Envolvia o aquecimento do vinho a 55°C e a manutenção nessa temperatura por vários minutos. - Atualmente: Aquecimento dos líquidos a 63-65°C por 30 min ou a 73-75°C por 15 min. * A pasteurização não mata todos os microrganismos nos líquidos, apenas os patogênicos. Histórico Louis Pasteur (1822-1895) – Contribuições: • Descobriu os agentes infecciosos que causavam doença no bicho-da-seda e enfraqueciam a indústria da seda na França. • Descobriu também como evitar tais doenças. Histórico Louis Pasteur (1822-1895) – Contribuições: • Ofereceu significativas contribuições à teoria germinal das doenças (microrganismos específicos causam doenças infecciosas específicas). • Exemplos: - O antraz é causado por uma bactéria específica: Bacillus anthracis. - A tuberculose é causada por uma bactéria diferente: Mycobacterium tuberculosis. Histórico Louis Pasteur (1822-1895) – Contribuições: • Defendeu mudanças nas práticas hospitalares para minimizar a disseminação de doenças causadas por microrganismos patogênicos. Histórico Louis Pasteur (1822-1895) – Contribuições: • Desenvolveu vacinas para evitar a cólera aviária, antraz e erisipela suína (doença cutânea). • Foi o desenvolvimento dessas vacinas que o tornou famoso na França. Antes das vacinas, essas doenças eram um sério problema econômico para aquele país. Histórico Louis Pasteur (1822-1895) – Contribuições: • Desenvolveu uma vacina para prevenir a raiva em cães e a utilizou, com sucesso, para tratar a raiva humana. Histórico Robert Koch (1843-1910): • Médico alemão, fez inúmeras contribuições à microbiologia. Histórico Robert Koch (1843-1910) – contribuições: • Fez contribuições significativas para a teoria germinal das doenças. • Exemplo: provou que o bacilo antraz (B. anthracis), que tinha sido descoberto antes por outros cientistas, era a verdadeira causa do antraz. • Essa constatação foi conseguida por meio de uma série de etapas científicas que ele e seus colaboradores haviam desenvolvido. Postulados de Koch Histórico Robert Koch (1843-1910) – contribuições: • Desenvolveu métodos de fixar, corar e fotografar bactérias. Histórico Robert Koch (1843-1910) – contribuições: • Desenvolveu métodos para cultivar bactérias em meio sólido. • Um de seus colegas, R. J. Petri inventou a placa de Petri, uma placa de vidro rasa na qual se cultiva bactérias em meio sólido. • Frau Hesse (esposa de outro colaborador) sugeriu a utilização de ágar (um polissacarídeo obtido de algas marinhas) como agente solidificante. • Esses métodos permitiram a Koch obter culturas puras de bactérias. * Cultura pura: condição na qual apenas um tipo de microrganismo cresce em um meio de cultura sólido ou líquido no laboratório; nenhum outro tipo de microrganismo está presente.Histórico Robert Koch (1843-1910) – contribuições: • Descobriu a bactéria que causa a tuberculose (M. tuberculosis) e a bactéria que causa a cólera (Vibrio cholerae). Histórico Robert Koch (1843-1910) – Postulados de Koch: • De meados de 1800 até o final do século XIX, Robert Koch e seus colaboradores estabeleceram um procedimento experimental para provar que um determinado microrganismo é a causa de uma doença infecciosa específica. • Esse procedimento foi publicado em 1884 e ficou conhecido como Postulados de Koch. Histórico Robert Koch (1843-1910) – Postulados de Koch: Histórico Robert Koch (1843-1910) – Postulados de Koch: • Após completar essas etapas, diz-se que o microrganismo preencheu os postulados de Koch e provou ser a causa daquela determinada doença. • Não apenas ajudaram a provar a teoria germinal das doenças, como também forneceram grande impulso ao desenvolvimento da microbiologia dando importância à cultura laboratorial e à identificação dos microrganismos. Histórico Robert Koch (1843-1910) – Exceções aos Postulados de Koch: • Determinados patógenos não crescem em meio artificial. Ex.: vírus, riquétsias e clamídias (categorias de bactérias), bactérias que causam doença de Hansen (Mycobacterium leprae) e sífilis (Treponema pallidum). Histórico Robert Koch (1843-1910) – Exceções aos Postulados de Koch: • Alguns patógenos não infectam outros animais além do ser humano. • Nesse caso, o pesquisador pode apenas ser capaz de observar as alterações causadas pelo patógeno em células humanas que podem ser cultivadas no laboratório. Por que estudar Microbiologia? • Vivem no nosso corpo (ex.: pele, boca, trato intestinal) aproximadamente 10 vezes mais microrganismos do que o número total de células. * Estima-se que aproximadamente de 500 a 1000 diferentes espécies vivam na superfície ou no interior de nosso corpo. Flora endógena Inibe o crescimento de patógenos, por ocupar espaço, diminuir o suprimento de alimento e secretar materiais que podem impedir ou reduzir o crescimento dos patógenos. Por que estudar Microbiologia? • Alguns microrganismos que colonizam nosso corpo são conhecidos como patógenos oportunistas. Exemplos: - Escherichia coli vive no trato intestinal, mas pode causar doença se tiver acesso à bexiga urinária. - Outros patógenos oportunistas atacam quando a pessoa torna-se exausta, estressada ou debilitada como resultado de alguma doença. Por que estudar Microbiologia? • Alguns microrganismos produzem oxigênio por fotossíntese. Exemplos: - Algas; - Cianobactérias. Por que estudar Microbiologia? • Muitos microrganismos estão envolvidos na decomposição de organismos mortos e produtos residuais de organismos vivos. Decompositores ou saprófitas Saprófita: organismo que vive na matéria orgânica morta ou em decomposição. Ajudam na fertilização, repondo, no solo, nutrientes inorgânicos. Por que estudar Microbiologia? Por que estudar Microbiologia? • Alguns microrganismos (produzidos por engenharia genética) são capazes de decompor resíduos industriais (derramamento de óleo, por ex.) e podem ser utilizados para recuperar o ambiente após um acidente provocado pelo homem. Biorremediação Uso de microrganismos para limpar vários tipos de dejetos, incluindo efluente industrial e outros poluentes (por ex. herbicidas e pesticidas). Por que estudar Microbiologia? • Muitos microrganismos estão envolvidos nos ciclos dos elementos, como o ciclo do carbono, nitrogênio, oxigênio, enxofre e fósforo. Por que estudar Microbiologia? • As algas e as bactérias servem como alimento para minúsculos animais. A seguir, os animais maiores ingerem as criaturas menores, e assim por diante. Os microrganismos servem como importantes elementos de ligação nas cadeias alimentares. Por que estudar Microbiologia? • Alguns microrganismos vivem no trato intestinal de animais, onde ajudam na digestão do alimento e, em alguns casos, produzem substâncias que são valiosas para o hospedeiro animal. Ex.: a bactéria E. coli vive no trato intestinal humano, produz as vitaminas K e B, que são absorvidas e utilizadas pelo corpo humano. Por que estudar Microbiologia? • Muitos microrganismos são essenciais em várias indústrias de alimentos e bebidas, enquanto outros são utilizados para produzir determinadas enzimas e substâncias químicas. Biotecnologia Qualquer aplicação tecnológica que usa sistemas biológicos, organismos vivos, ou seus derivados, para produzir ou modificar produtos ou processos para uso específico. Por que estudar Microbiologia? Por que estudar Microbiologia? • Algumas bactérias e fungos produzem antibióticos que são utilizados para o tratamento de pacientes com doenças infecciosas. Antibiótico: substância produzida por um microrganismo que mata ou inibe o crescimento de outros microrganismos. Por que estudar Microbiologia? • Os microrganismos são essenciais no campo da engenharia genética. Um gene ou genes de um organismo (p. ex., de uma bactéria, ser humano, animal ou vegetal) é/são inserido(s) em uma célula bacteriana ou de levedura. Como um gene contém as instruções para a produção de um produto (proteína), a célula que recebe o novo gene pode produzir qualquer produto codificado por aquele gene. Produção de inúmeras substâncias úteis: insulina, vários tipos de hormônios do crescimento, materiais para utilização em vacinas. Por que estudar Microbiologia? • Por muitos anos, os microrganismos têm sido usados como “modelos celulares”. Ex.: estudando E. coli, os cientistas aprenderam muito sobre a composição e o funcionamento interno das células, incluindo as células humanas. Por que estudar Microbiologia? • Os microrganismos causam duas categorias de doenças: Doença Infecciosa Surge quando um patógeno coloniza o corpo e subsequentemente causa doença. Causam muito mais doença e morte. Intoxicação Microbiana Surge quando uma pessoa ingere uma toxina que foi produzida por um microrganismo. A toxina é produzida pelo patógeno in vitro (fora do corpo). Leitura Sugerida Importância das Bactérias / Aplicações da Microbiologia Em: TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Microbiologia. 8. ed. Porto Alegre: Artmed, 2005. • Biorremediação – Bactérias Acabam com a Poluição. (Pág. 34) • O que é Fermentação? (Pag. 132) • O Papel das Bactérias no Câncer. (Pág. 235) • Bactérias que Ajudam o Organismo. (Pág. 412) Bibliografia - Básica: • TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Microbiologia. 8. ed. Porto Alegre: Artmed, 2005. • ENGELKIRK, P. G.; DUBEN-ENGELKIRK, J. Burton, Microbiologia para as ciências da saúde. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012.
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