AULA-Introdução a microbiologia industrial

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Profa. Renata Almeida
Universidade Federal de Alagoas
Centro de Tecnologia
Curso de graduação em Eng. Química 
Disciplina: Microbiologia Industrial
Introdução à Microbiologia
Referência 
Biogênese X Abiogênese
 Pasteur (1822-1895 séc. XIX)
 A geração espontânea de volta 
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 Pasteur (1822-1895)
O Experimento de Pasteur
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O Experimento de Pasteur
 Pasteur (1822-1895)
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O Experimento de Pasteur
 Pasteur (1822-1895)
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Microbiologia:
 Ramo da biologia que estudo os microorganismos
 São microorganismos que medem 10 a 500 u
 (micron-miléssimo de milímetro)
 Estudados no microscópio sua citologia e morfologia através do
 métodos de coloração.
 Capazes de produzir substâncias nocivas ou não ao homem e 
animais .
 Patógenos
 Capazes de decompor matéria orgânica animal e vegetal em: 
CO2, H2O, amônia. 
 
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Mikros (= pequeno) + Bio (= vida) + logos (= 
 ciência)
Por que o engenheiro químico deve estudar microbiologia?
Porque estudar Microbiologia? 
São importantes para os animais, plantas e saúde do homem
São fonte de alimento e importantes na produção de alimentos
São importantes na reciclagem de resíduos
São úteis na produção de antibióticos, vitaminas, ... 
São importantes na aplicação da engenharia genética tecnologia de DNA recombinante, terapia gênica
E muito mais ....
De um modo geral, a Microbiologia pode ser desdobrada em:
 Bacteriologia;
Protozoologia (estudo dos protozoários);
Parasitologia (estudo dos protozoários agentes causais de doenças);
Micologia (estudo dos fungos);
Virologia;
Ficologia (estudo das algas).
Microbiologia
Microbiologia do solo
Microbiologia dos Alimentos (leite, etc.)
Microbiologia Industrial
Microbiologia do Carvão
Microbiologia do Petróleo
Microbiologia da Água
Microbiologia do Espaço
Microbiologia Aplicada
Os Micróbios em Nossas Vidas
Os micróbios/microrganismos, são minúsculos seres vivos, muito pequenos para serem vistos a olho nu.
Bactérias, fungos (leveduras e mofos), protozoários e algas microscópicas. 
Vírus – entidades acelulares – limite entre os seres vivos e não vivos 
No Homem e em alguns animais as Bactérias sintetizam vitaminas B (metabolismo) e Vitamina K (coagulação) 
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 Alguns microorganismos são utilizados na produção de antibióticos, bebidas alcoólicas, pão, ácido cítrico, vinagre, acetona, ...
1850: Pasteur resolve problemas da indústria francesa de vinhos e estabelece a primeira teoria microbiana da fermentação.
		
PASTEURIZAÇÃO
Teoria microbiana das fermentações
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Fracastoro (séc. XVI): 
seres pequenos causadores de doenças, presentes no ar.
Plenciz (séc. XVII): 
diferentes doenças eram causadas por diferentes micro-organismos (parasitismo-> nutrientes a partir de outro ser)
Pasteur (séc. XIX) - indústria da seda:
iniciou um estudo sobre a doença do bicho da seda que estava dando prejuízos aos fabricantes de seda na França. Neste estudo ele descobriu o agente infeccioso e também a maneira como este agente era transmitido e inclusive como prevenir.
Teoria microbiana das doenças
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Robert Koch (1843-1910): 
Concorrente de Pasteur na descoberta do agente do carbúnculo (antraz): 
descobriu a bactéria Bacillus anthracis em 1876.
É uma doença infecto-contagiosa de origem animal. 
Ataca principalmente animais ruminantes herbívoros que pastam em áreas com solo contaminado. O nome da doença faz referência à mancha negra formada na pele, em caso de contaminações cutâneas.  A palavra “anthrax” vem do grego, que significa carvão.
Primeiro pesquisador a provar que um micro-organismo era causador da doença, fazendo o mesmo mais tarde com a tuberculose
Teoria microbiana das doenças
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Microrganismo – aplicação industrial
Utilizados para síntese de produtos químicos : acetona, ácidos orgânicos, enzimas, álcoois e muitos fármacos
Chaim Weizmann – 1941 descobriu acetona e butanol – papel significativo no resultado da guerra
Classificação dos microrganismos
A nomenclatura designa para cada organismo dois nome: o gênero e o epíteto específico
Staphylococcus aureus – normalmente encontrada na pele. 
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)
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Whittaker, R.H. (1969). New concepts of kingdoms of organisms. Science, 163:150-160.
5 Reinos
Monera
Protista
Fungi
Plantae
Animalia
R. H. Whittaker (1920 – 1980)
O sistema de classificação em cinco reinos de Whittaker (1969)
Eucariotos
Pluricelulares
Unicelulares
Procariotos
Fotossíntese	 Absorção	 	Ingestão
Nutrição
Organização
celular
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Domínio Archaea
Filo Euryarchaeota
Filo Crenarchaeota
hipertermófilos
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Archaea
Metanogênicos – eliminam metano como resultado de sua respiração 
Halofílicos – vivem em ambientes extremamente salinos. Ex: Mar morto
Termofílicos extremos- habitam água quente e sulfurosas 
Parede celular não composta de peptideoglicanos
Domínio Bacteria
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Bactérias
Bactérias
Domínio Eukarya
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Metionina
Metionina
Formilmetionina
Iniciador tRNA
3, com 12-14 subunidades cada
Muitas, com 8-12 subunidades cada
1, com 4 subunidades
RNA Polimerase
Ligações Ester
Ligações Éter 
Ligações Ester entre cabeças polares e caudas de ácidos graxos
Lipídios da Membrana
Plasmática
Se presente, sem peptidoglicano
Sem peptidoglicano
Peptidoglicano presente
Parede Celular
Eucarionte
Procarionte
Procarionte
Tipo de Célula
Eucarya
Archaea
Bacteria
Estruturas celulares
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Fungos
Pluricelulares
Unicelulares
Protozoários 
Protozoários possuem uma variedade de formas e vivem tanto como entidades livres quanto como parasitas.
Algas
Algas - enorme variedade de formas e com os dois tipos de reprodução, sexuada e assexuada
Vírus
O que é? 
 
Biotecnologia é um processo tecnológico que permite a utilização de material biológico (plantas, animais e microrganismos) para fins industriais.
Engenharia Genética é o termo usado para descrever algumas técnicas modernas em biologia molecular que vêm revolucionando o mundo.
A biotecnologia possui o conhecimento nas áreas de microbiologia, bioquímica, genética, engenharia, química, informática.
Biotecnologia
Agricultura - adubo composto, pesticidas, silagem, mudas de plantas ou de árvores, plantas transgênicas, etc.
 
Alimentação - pães, queijos, picles, cerveja, vinho, proteína unicelular, aditivos, etc.
 
Química - butanol, acetona, glicerol, ácidos, enzimas, metais, etc.
Produtos e Benefícios
Eletrônica – biosensores
Energia - etanol, biogás
Meio Ambiente - recuperação de petróleo, tratamento do lixo, purificação da água.
Pecuária – embriões
 
Saúde - antibióticos, hormônios e outros produtos farmacêuticos, vacinas, reagentes e testes para diagnóstico, testes de DNA, etc.
Produtos e Benefícios
A Biossegurança é uma medida surgida no século XX, voltada para o controle e a minimização de riscos da prática de diferentes tecnologias.
A Biossegurança é regulada em vários países no mundo por um conjunto de leis, procedimentos ou diretivas específicas. 
No Brasil, a legislação de Biossegurança engloba apenas a tecnologia de Engenharia Genética — que é a tecnologia do DNA ou RNA recombinante.
Biossegurança
 
Estabelecendo requisitos para o manejo de Organismos Geneticamente Modificados (OGMs).
O órgão brasileiro responsável pelo controle das tecnologias de OGMs é a CTNBio (Comissão Técnica Nacional de Biossegurança).
Biossegurança
 
A CTNBio é responsável pelas:
Emissões de pareceres técnicos sobre qualquer liberação de OGMs no meio ambiente;
Acompanhar o desenvolvimento e o progresso técnico e científico na Biossegurança;
Promover uma segurançaaos consumidores e à população em geral, com permanente cuidado à proteção ambiental.
Homepage: www.ctnbio.gov.br
CTNBio
 PROCARIÓTICOS GIGANTES
CURIOSIDADES
Comparação entre o tamanho de uma célula de Epulopiscium e 4 paramécios (Adaptado do livro Brock Biology of Microorganisms, 10 Ed., 2003)
 PROCARIÓTICOS GIGANTES
CURIOSIDADES
Comparação entre a bactéria Thiomargarita namibiensis e uma Drosophila. (Adaptado de Schulz, H. N. et al. (1999). Science, 284:493-495)
 Microrganismos atuando como seres multicelulares
Outro aspecto que vem sendo demonstrado refere-se ao caráter “multicelular” das bactérias.
Sabe-se que muitos genes de virulência são expressos somente quando a densidade populacional atinge um determinado ponto. 
Este tipo de mecanismo de comunicação é denominado “sensor de quorum” (quorum sensing) e vem sendo amplamente estudado.
CURIOSIDADES
VER ARTIGO
CIÊNCIA HOJE, VOL 133, N. 193, 2003
Luis Caetano Martha Antunes.
 Linguagem de programação bacteriana
Engenheiros, biólogos e cientistas da computação se juntaram para criar mais uma linguagem de programação que permite projetar rapidamente circuitos complexos codificados em moléculas de DNA.
As aplicações para esse tipo de programação biológica incluem o projeto de células bacterianas capazes de produzir fármacos quando detectam um tumor, por exemplo, ou a criação de células de levedura que possam deter seu próprio processo de fermentação se começarem a aparecer muitos subprodutos tóxicos.
CURIOSIDADES
VER ARTIGO
Genetic circuit design automation
Alec A. K. Nielsen, Bryan S. Der, Jonghyeon Shin, Prashant Vaidyanathan, Vanya Paralanov, Elizabeth A. Strychalski, David Ross, Douglas Densmore, Christopher A. Voigt
Science, Vol. 352, N. 6281, 2016.
A microbiologia como uma carreira
Farmacêutica
Biotecnologia: produtos e processos
Medicina
Química
Engenharia
Alimentícia
Saúde pública
Laboratórios de pesquisa
Universidades
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