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INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA MICROBIOLOGIA Conceito de Microbiologia • Microbiologia é o estudo de organismos microscópicos. Tal denominação deriva de três palavras gregas: – Mikros = pequeno – Bios = vida – Logos = ciência • Assim, a microbiologia significa o estudo da vida microscópica. Origem dos Microorganismos • Originaram-se 4 bilhões de anos ⇒ material orgânico complexo presente em águas oceânicas ou de nuvens que circundavam a primitiva Terra. • Como os primeiros indícios de vida na Terra ⇒ são considerados ancestrais de todas as outras formas de vida. •Origem dos Microorganismos • O primeiro ser vivo do nosso planeta foi o coacervado. • O 1º microrganismo foi observado somente há 300 anos • Somente após 200 anos ocorreu o reconhecimento de sua importância. Coacervado = colóide orgânico com grande número de moléculas, rigidamente localizadas e isoladas do meio ambiente por uma película superficial de água. Desse modo, os coacervados adquirem sua "individualidade". Esta figura mostram gotículas de coacervado produzidas artificialmente e fotografadas ao M.O. Maior diversidade da vida é microbiana Micro-organismos vem se diversificando há cerca de 3,8 bilhões de anos, ao contrário dos macro-organismos que se diversificam há apenas 600 milhões anos. “A maior parte da diversidade microbiana ainda está para ser descoberta” Atlas e Bartha,1998 5 Aspectos históricos da Microbiologia • 1674 - Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) ⇒ dono de armazém, zelador da prefeitura e provador de vinhos (Holanda). – Familiarizado com lentes de aumento ⇒ inspecionava tecidos e polia lentes de vidro e as montava entre finas placas para formar simples microscópicos. Aspectos históricos da Microbiologia Microscópio primitivo utilizado por Leeuwenhoek (200X) – Curiosidade sobre o mundo natural ⇒ descrição detalhada sobre diminutos objetos móveis (animáculos – protozoários de vida livre) ⇒ considerado fundador da microbiologia. – Descreveu meticulosamente suas observações e desenhos em mais de 300 cartas dirigidas à Sociedade Real Inglesa ⇒ alertar o mundo para a existência de formas microscópicas de vida e originaram a microbiologia. Aspectos históricos da Microbiologia Suas descobertas originaram 2 teorias contraditórias: • Teoria da abiogênese (geração espontânea) – A = não; – Bios = vida; – Genesis = origem. • Postulada por Aristóteles e voltou a ser discutida após a descoberta dos microorganismos. • Considerava que os “animálculos” eram resultado da decomposição de plantas e tecidos animais (isto é, por meio da fermentação ou putrefação). • Os defensores desta escola acreditavam que a vida surgia de objetos inanimados. Aspectos históricos da Microbiologia • Originou-se na Grécia antiga ⇒ acreditava que rãs e minhocas surgiam espontaneamente de um pequeno lago de lama. • Larvas de insetos e moscas eram produzidas da mesma maneira, a partir de carne em decomposição. • Receitas para produzir camundongos ⇒ trapos de estopa em um recipiente e colocá-lo em uma área separada, por várias semanas. • Mas, no século XVII, pensadores críticos foram discordando dessas idéias. Aspectos históricos da Microbiologia • Teoria da biogênese – Bios: vida; – Genesis: origem. • Microorganismos se originavam de "pais"⇒ “animálculos” já existentes davam origem a outros “animálculos”. • Diversos experimentos foram realizados com objetivo de derrubar a ABIOGÊNESE Aspectos históricos da Microbiologia • 1668 - Francesco Redi (Médico, biogenista) ⇒ larvas da carne em putrefação eram larvas de ovos de insetos, e não um produto da geração espontânea. (1626-1697) Experimento de Redi Aspectos históricos da Microbiologia • 1745 - John Needham (abiogenista) – Cozinhou pedaços de carne para destruir microrganismos preexistentes e colocou- os em frascos abertos ⇒ Eventualmente, ele viu colônias de microrganismos na superfície e concluiu que elas surgiam espontaneamente a partir da carne. Aspectos históricos da Microbiologia • 1769 - Lazzaro Spallanzani (biogenista) – Ferveu caldo de carne por uma hora vedou; – Nenhum microrganismo apareceu no caldo – Needham continuava insistindo que o ar é essencial à vida e também para a geração espontânea dos microrganismos. (1729-1799) Aspectos históricos da Microbiologia • 1836 - Franz Schulze (biogenista) – Passou ar através de uma solução de ácido forte ⇒ aerou infusão de carne previamente fervida em frasco fechado. • 1837 - Theodor Schwann (biogenista) – Forçou a passagem de ar através de tubos aquecidos ⇒ aerava o caldo. • Em nenhum dos casos surgiram os micróbios, porque aqueles que estavam presentes no ar foram mortos pelo calor ou pelo ácido. (1815-1873) (1810-1882) Aspectos históricos da Microbiologia função dos micróbios na • 1836 - Louis Pasteur (biogenista) – Indústria de vinhos franceses e a produção de álcool. (1822-1895) Teoria Microbiana da Fermentação • Muitas civilizações antigas produziram bebidas e alimentos que, atualmente sabemos, são produtos da fermentação microbiana (Grécia,China, Japão, Ásia Central). • Os antropologistas e os historiadores não conhecem nenhuma sociedade que não utilize a fermentação para produzir alimentos ou bebidas. Teoria Microbiana da Fermentação • 1850 - Pasteur examinou lotes de vinho bom e ruim, ele encontrou microrganismos de tipos diferentes. • Certos tipos de microrganismos predominavam nos lotes bons de vinho, enquanto outros eram mais numerosos nos vinhos de qualidade inferior. de micróbios podiaPasteur concluiu que a seleção assegurar um bom produto. Teoria Microbiana da Fermentação • Para certificar-se disso, ele destruiu os microrganismos já existentes no suco de fruta, primeiro aquecendo e depois resfriando. com vinho de alta tipo desejado de • Em seguida. inoculou o suco qualidade que continha o microrganismo. • Ele também observou que o produto final (vinho) podia ser preservado sem qualquer alteração do sabor se fosse aquecido a 50-60 oC, por vários minutos (Pasteurização) Teoria Microbiana da Doença • Por muito tempo acreditou-se na história da humanidade que a doença era causada por fatores vagos, tais como o ar ou sangue ruins. • Revolução da indústria do vinho ⇒ nova teoria sobre a origem das doenças. • Descoberta do agente etiológico de algumas das mais sérias doenças que afetam o homem e os animais. Teoria Microbiana da Doença • 1546 - Girolamo Fracastoro – Doenças surgiam devido a organismos, pequenos demais para serem vistos. – Poderiam ser transmitidos de uma pessoa para outra. – marinheiros ⇒ retornavam de expedições ao exterior (propagação de muitas doenças). Teoria Microbiana da Doença • 1746 - Anton von Plenciz – Estabeleceu que seres vivos eram causas de diferentes doenças. – Conceito parasitismo foi estabelecido: de um organismo vivo vivendo um ou sobre o outro, a partir do qual retirava seus nutrientes Teoria Microbiana da Doença • 1876 – Albert Koch – Bactéria do carbúnculo (Bacillus anthracis, popular antrax). – Animais doentes deviam ser mortos e queimados ou enterrados bem fundo, após demonstrar que os esporos bacterianos podiam sobreviver por meses, em produtos contaminados. – Foi o primeiro a provar que um tipo específico de micróbio causa um tipo definido de doença. – Bactérias causadoras da cólera (Vibrio cholerae) e da tuberculose (Mycobacterium tuberculosis ou também conhecido como bacilo de Koch). 1.O organismo patogênico suspeito deve estar presente em todos os casos da doença e ausente em animais sadios 2.O organismo suspeito deve ser cultivado em cultura pura 3.Células de uma cultura pura do organismo suspeito devem causar a doença em um animal sadio 4.O organismo deve ser reisolado e demonstrar-se idêntico ao original 24 POSTULADOS DE KOCH Teoria Microbiana da Doença • Colônias crescendo sobre batatas fervidas e subseqüentemente encontraram maneiras para separar micróbios individuais (Isolamento bacteriano). • Meios de cultura específicos para cultivar os microrganismos. • Aprenderam a cultivar os micróbios específicos em culturas puras. • Richard J. Petri ⇒ placa de vidro especial Teoria Microbiana da Doença • Foi por meio do estudo das causas de doenças em plantas que outros cientistas descobriram o vírus (do latim virus, que significava liquido viscoso ou veneno). • 1892 - Dmitri lvanovski – Agente da doença do mosaico do tabaco podia ser transmitido por suco filtrado da planta doente. – O material que passava através do filtro continha uma nova classe de agentes causadores de doença muito menores que as bactérias. Objetivos e Importância da Microbiologia • Simplicidade dos experimentos + rápida velocidade de crescimento + variedade de atividades bioquímicas = modelo experimental de escolha para o estudo da genética, metabolismo e fisiologia celular. • Grande potencial para ajudar na limpeza do ambiente: da decomposição de componentes de petróleo em derramamento de óleos à decomposição de herbicidas e inseticidas usados na agricultura. • Produção de substâncias úteis à medicina, saúde, pesticidas, etc. PQ ESTUDAR OS M.O.? • Podem ser nocivos e causar doenças ao homem, animais e plantas. • Responsáveis pela deterioração de tecidos, madeiras e metais. • Maioria realiza alterações no ambiente essenciais para a manutenção da vida, como nós a conhecemos, no planeta Terra. • Outros que podem ser explorados para produzir uma variedade de substâncias químicas utilizadas na indústria. Impacto dos micro-organismos nas atividades dos seres humanos 29 1% Os homens, outros animais e plantas estão intimamente associados às atividades microbianas. 99% BENÉFICOS OU INÓCUOS PATOGÊNICOS Madigan et al., Microbiologia de Brock, 2004 Onde encontramos bactérias ? Homem: 1013 células - 1014 bactérias “FLORA” MICROBIOTA 33