1 ORIGEM DA VIDA E HISTÓRICO

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Profa Gabriela Frois Duarte
MICROBIOLOGIA 
GERAL
aula 01
1. ORIGEM DA VIDA
2. INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA
“A origem da vida 
parece... ser quase 
um milagre, sendo 
que muitas 
condições tiveram 
que ser satisfeitas 
para mantê-la.”
(Francis Crick, 1981)
ORIGEM DA VIDA
O ambiente pré-biótico:
Cosmologia: sistema solar teria 
surgido a cerca de 4,6 bilhões de 
anos atrás, a partir de uma nuvem 
de gases e de poeira interestelar
Um colapso gravitacional dessa 
nuvem teria originado o SOL
�Parte dessa nuvem se agregou 
formando os embriões dos planetas 
atuais
�A Terra primitiva levou centenas de 
milhões de anos para esfriar, com a 
formação de uma crosta externa e 
erupções vulcânicas do núcleo 
interno
�Os gases que vinham do interior da 
Terra formaram a atmosfera primitiva
� Existem até hoje discordâncias em 
relação à composição dessa atmosfera 
primitiva, mas algumas hipóteses são 
certas, como:
�Presença de água na forma de vapor
� Durante 500 milhões de anos, o planeta foi 
castigado pelo impacto de meteoros 
gigantes, que evaporavam os oceanos em 
formação
� Um desses meteoros teria partido um 
pedaço da Terra, formando nosso único 
satélite, a LUA (???)
� Nessas condições extremamente hostis, 
de modo ainda ignorado, teriam surgido 
as primeiras formas de vida, ancestrais 
diretos dos seres vivos atuais
� QUAIS SERIAM AS CONDIÇÕES 
PRECISAS QUE TERIAM PROPICIADO 
ESSE INÍCIO DE VIDA ???
Síntese pré-biótica e a sopa 
primitiva
�Atmosfera primitiva
�Ausência de O2 ou presente em quantidade 
ínfimas
� Evidência: a maior parte do oxigênio atmosférico 
veio da água, produzido por organismos 
fotossintéticos e atingiu níveis máximos há cerca 
de 2 bilhões de anos
�Compostos redutores?
Hidrogênio molecular: H2
Metano: CH4
Amônia: NH3
Monóxido de carbono: CO
� Atualmente acredita-se que a atmosfera não 
era tão redutora, com a presença possível 
também de:
� Dióxido de Carbono: CO2
� Nitrogênio molecular: N2
� Energia das descargas elétricas (relâmpagos) e 
da luz solar (� energia: luz UV) � reações 
químicas formando compostos intermediários 
importantes para a formação de moléculas 
orgânicas mais complexas 
SOPA PRIMITIVA
Sopa Primitiva
� Proposta por Oparin e Haldane (1920)
� “Sopa” primordial de moléculas orgânicas 
(aminoácidos e bases nitrogenadas) precursoras 
dos componentes das primeiras formas de vida)
� Esta hipótese foi testada experimentalmente em 
1953 por Stanley Miller, que construiu um sistema 
fechado, imitando as condições da atmosfera 
primitiva 
� 10% do carbono adicionado na forma de metano (CH4) 
produziu várias moléculas orgânicas, incluindo 
aminoácidos e outros compostos que poderiam ter sido 
precursores dos ácidos nucléicos (DNA e RNA)
�Outras evidências de que moléculas 
orgânicas podem ser formadas em 
condições abióticas provém do espaço.
�Análises de meteoritos têm 
demonstrado a presença de 
aminoácidos e outras moléculas 
consideradas os monômeros da vida.
A questão da vida
“.... Em algum lago, pequeno e quente, com 
todo tipo de amônia e sais fosfóricos, luz, 
calor, eletricidade, etc, presentes.... 
um composto protéico foi formado 
quimicamente pronto para sofrer 
mudanças mais complexas.”
(Darwin)
Definição da vida (Muller, 1966)
� Entidades vivas teriam as propriedades de 
multiplicação, variação e hereditariedade.
� Ocorreria o armazenamento de informação 
herdável, que poderia evoluir, sofrendo os efeitos 
da seleção natural.
� Metabolismo: biossíntese de monômeros 
necessários para a confecção das moléculas 
replicativas (ácidos nucléicos como DNA e RNA).
� Primeiros sistemas biológicos bem menos 
eficientes que os sistemas atuais. 
Primeira forma de vida
�
Organismo unicelular ancestral
�
Microrganismos
�
Diversidade (Micro)Biológica
��
EVOLUÇÃO
5 bilhões 
EVOLUÇÃO BIOLÓGICA
Sol
Formas de vida 
ancestrais
Animais 
primitivos
Mamíferos 
3,8 bilhões 700 milhões 200 milhões 65 milhões 600.000 170.000 
4 bilhões: 
resfriamento
da Terra
ORIGEM DA VIDA
3,5 - 1,9 bilhões:
diversificação 
microbiana
2,5 bilhões:
fototróficos
aeróbicos
500 milhões:
plantas e animais
O2
250 milhões:
dinossauros
4 - 3,5 bilhões: 
sopa primordial
3,5 bilhões:
evidências
fósseis
Dinossauros
são extintos
5 milhões:
evolução do
homem
Diversificação
macro e micro-
biológica
5 bilhões 
EVOLUÇÃO BIOLÓGICA
Sol
Formas de vida 
ancestrais
Animais 
primitivos
Mamíferos 
3,8 bilhões 700 milhões 200 milhões 65 milhões 600.000 170.000 
4 bilhões: 
resfriamento
da Terra
ORIGEM DA VIDA
3,5 - 1,9 bilhões:
diversificação 
microbiana
2,5 bilhões:
fototróficos
aeróbicos
500 milhões:
plantas e animais
O2
250 milhões:
dinossauros
4 - 3,5 bilhões: 
sopa primordial
3,5 bilhões:
evidências
fósseis
Dinossauros
são extintos
5 milhões:
evolução do
homem
Diversificação
micro e macro-
biológica
Microrganismos na escala evolutiva
(marco: oxigenação da atmosfera -
fotossíntese oxigênica)
Microrganismos como modelo 
de estudo de evolução
� Provável aparecimento na terra: 3,8 bilhões de 
anos atrás
� Comunidades de microrganismos que
viviam fixos a rochas e outros substratos, 
em ambientes aquáticos, formaram estruturas 
laminadas complexas, chamadas de 
“stromatolites”
� A confirmação de sua origem biológica só foi 
possível na década de 1930, com estudos de 
estromatólitos modernos em formação hoje.
� “Fósseis”: evidências de atividades biológicas 
ocorridas no passado
“Estromatólitos”
registros fósseis bacterianos
Estromatólitos modernos
em formação na região de 
Shark Bay, na Austrália
� Uma comunidade de microrganismos se fixa a 
um substrato e prolifera, formando uma ‘esteira 
microbiana’;
� Primeiros componentes: cianobactérias; 
realizam fotossíntese e secretam um muco que 
permite a aderência de outras células, 
protegendo-as e mantendo-as unidas e aderidas 
ao substrato;
� Com o tempo, acumulam-se sedimentos 
depositados e a comunidade forma uma nova 
‘esteira’ acima, originando lâminas sucessivas;
� O registro geológico surge porque o 
estromatólito é transformado em rocha 
(litificado), por fatores químicos e ambientais 
Formas cocoidais 
litificadas em 
estromatólitos
� Seu estudo permite avaliar as condições 
climáticas, paleogeográficas e ambientais da 
época de sua formação, no passado da Terra
� Brasil: registros descobertos em 1944 em SP
� MG: (quadrilátero ferrífero) mais antigos do Bra 
(paleoproterozóico - 2,5 a 1,6 ba)
� Hoje podem ser observados em mármores de 
vários edifícios, shopping centers, etc
Leitura: Revista Ciência Hoje, vol. 37, dezembro de 2005
Microbiologia - Conceito
Mikros – Pequeno
Bios – Vida
Logos - Ciência
Definição
É o estudo dos microrganismos e suas atividades.
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 as alterações físicas e
químicas que provocam no ambiente onde vivem.
“Estudo da vida microscópica”
Escala 
Microscópica
Relação entre o tamanho
de vários organismos e a
resolução do olho humano,
do microscópio ótico e do
microscópio eletrônico.
Escala Microscópica
Observe a presença de bactérias
na ponta de uma agulha.
Organização Celular dos 
Microrganismos
Procariotos: bactérias, archaeas
Eucariotos: fungos, algas, protozoários
Características comuns
a todosos seres vivos
� Habilidade de reprodução
� Capacidade de ingestão e assimilação de
alimentos para produção de energia
� Síntese de substâncias e estruturas celulares
� Habilidade de excreção de produtos de escória
� Capacidade de reagir às alterações do meio
� Suscetibilidade à mutação
� EXCETO VÍRUS
Início da Teoria Celular
� Robert Hooke ���� 1665
� Observação de 
“células” de plantas e 
de cortiça
� Todos os organismos
vivos são compostos
por células
Evolução da Microbiologia
Como Ciência
Primeiras Observações de Microrganismos
Antony van Leeuwenhoek (1632-
1723)
Holandês (Delft), comerciante e
cientista amador.
Relatou suas descobertas à Royal
Society of London.
O que observou?
“Animálculos”
Água de chuva, infusões
de pimenta, células da
boca, saliva, fezes etc.
Apesar das observações pioneiras de Leeuwenhook,
a Microbiologia não se tornou uma área ativa de
investigação por mais de 200 anos, devido a duas
questões intrigantes:
1. A vida origina-se por geração espontânea?
2. Qual a natureza das doenças infecciosas?
Geração Espontânea x Biogênese
�Geração espontânea ou abiogênese: 
�Desde a grécia antiga até século 19
�Defendida por Aristóteles
�A vida se originava a partir da matéria 
orgânica
�Biogênese:
� 1858: conceito formulado por Rudolf 
Virchow e reforçado por Louis Pasteur
� “Células vivas surgiriam a partir de outras 
células preexistentes”
Geração Espontânea x Biogênese
Francesco Redi
� Físico italiano (1626-1697)
� Larvas de insetos não aparecem
espontaneamente de carnes apodrecidas.
Louis Pasteur (1822-1895)
� Químico francês
� Derrubou a teoria da geração 
espontânea
� Demonstrou que os microrganismos 
estão presentes no ambiente
� Experimentos introduziram a idéia 
de técnicas assépticas
Período de Ouro da Microbiologia
Período de 1857 a 1914
a. Descoberta dos agentes etiológicos de várias 
doenças.
b. Estabeleceu-se o papel da imunidade na 
prevenção e cura de doenças.
c. Estudos intensos da atividade bioquímica dos 
microrganismos.
d. Aperfeiçoamento de técnicas de cultivo, 
microscopia, desenvolvimento de vacinas e 
técnicas cirúrgicas.
Fermentação e Pasteurização
Louis Pasteur
Estudou a deterioração de vinhos e cervejas:
Leveduras
Açúcar ���� álcool
Bactérias
Açúcar ���� ácido acético (vinagre)
Princípio amplamente utilizado na indústria 
de alimentos
Teoria do Germe da Doença
Joseph Lister (1860) - Aplicou desinfetantes para o
tratamento de ferimentos cirúrgicos.
Robert Koch
Robert Koch (1876) - Demonstrou que bactérias
causavam doenças. Descobriu que o antraz
(carbúnculo) era causado por Bacillus anthracis.
Os Postulados de Koch
� Um microrganismo específico
pode sempre ser encontrado
em associação com uma
determinada doença.
� O microrganismo pode ser
isolado e cultivado em cultura
pura.
� A cultura pura do
microrganismo produzirá a
doença quando injetada num
animal susceptível sadio.
� É possível reisolar o
microrganismo do animal
infectado experimentalmente.
Vacinação e Imunização
Eduard Jenner
Realizou estudos com a varíola
bovina. Estabeleceu o processo
de vacinação (vacca = gado).
Louis Pasteur
Introduziu o conceito de imunidade, baseado 
nos resultados de Jenner.
Utilizou culturas avirulentas de bactérias para 
prevenir doenças (cólera em galinhas).
Quimioterapia
Atenção voltou-se para o controle
de microrganismos patogênicos.
Drogas sintéticas
Antibióticos
Paul Ehrlich – Utilizou Salvarsan
(composto arsenical) para o
tratamento de sífilis. Lançou o
conceito de “Balas Mágicas”.
Alexander Fleming
Em 1928 observou colônias de
fungos contaminando placas com
culturas de Staphylococcus
aureus.
Penicillium notatum ���� Penicilina
“Droga milagrosa”
Antibióticos
Microrganismos
� Representam o maior reservatório de 
diversidade genética e bioquímica do planeta;
� Desempenham funções únicas na manutenção 
de ecossistemas:
� Componentes de cadeias alimentares
� Participação na ciclagem biogeoquímica 
(ciclos do carbono, nitrogênio, enxofre, etc);
� Representam a maior massa de matéria viva e 
diversidade do planeta � menos de 10% dos 
microrganismos foram descritos;
� Repertório de funções � sobrevivência em 
qualquer habitat;
� Genomas pequenos e relativamente fáceis 
de estudar � compreensão de genomas mais 
complexos;
� Comunidades microbianas � excelentes 
modelos para entendimento das interações 
biológicas e evolução;
� Padrões de diversidade de microrganismos 
� monitoramento e previsão de modificações 
ambientais.
?
O Impacto dos Microrganismos 
na Vida Humana
Microrganismos como agentes causadores de
doenças
Indústria farmacêutica - Antibióticos
Microrganismos na Agricultura
Simbioses – Rhizobium/leguminosas; micorrizas
Nutrição animal – Ruminantes
Doenças de plantas e animais
Reciclagem de nutrientes na biosfera
O Impacto dos Microrganismos 
na Vida Humana
Microrganismos e a indústria 
de alimentos
	Preservação de alimentos –
30 bilhões de dólares/ano
	Fermentação alcoólica –
70 bilhões de dólares/ano
	Alimentos – queijos, iogurtes, 
picles, embutidos, etc.
Microrganismos e energia
	Gás natural, Álcool combustível
Microrganismos e o ambiente
Ciclos biogeoquímicos
Biorremediação
Biomineração
Astrobiologia
O Impacto dos Microrganismos 
na Vida Humana
Os microrganismos contribuem com a maioria 
da diversidade biológica, complexidade 
metabólica e massa biológica total da terra!