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2012 Microbiologia Prof.ª Mara Rúbia Lenzi Prof. Júlio Roussenq Neto Copyright © UNIASSELVI 2012 Elaboração: Profª. Mara Rúbia Lenzi Prof. Júlio Roussenq Neto Revisão, Diagramação e Produção: Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri UNIASSELVI – Indaial. 579 L575m Lenzi, Mara Rúbia Microbiologia / Mara Rúbia Lenzi; Júlio Roussenq Neto. 2. Ed. Indaial : Uniasselvi, 2012. 211 p. : il ISBN 978-85-7830- 628-1 1. Microbiologia. I. Centro Universitário Leonardo da Vinci. Impresso por: III apresentação Prezado acadêmico! Iniciaremos agora o estudo da Microbiologia. Trata-se de um mundo invisível e totalmente desconhecido da maioria das pessoas. Será, sem dúvida, uma grande aventura, pois esse mundo pequeno e tão cheio de mistérios precisa ser explorado para podermos entender a relação que ele tem com o mundo em que vivemos. Vamos entender qual é o papel representado por esses seres tão diminutos. Ao estudá-los em seu mundo, iremos compreender a importância desses seres em nossas vidas. A existência deles está por toda a parte, no ar que respiramos, no alimento que comemos, no interior de nosso próprio corpo, nas montanhas, nos vulcões, no fundo do mar, nos mananciais, enfim, entramos em contato com inúmeros microrganismos diariamente. Vamos aprender também que alguns causam doenças e outros evitam e até curam doenças. Veremos que a maioria apresenta um papel fundamental nos processos que fornecem energia e, com isso, tornar a vida na Terra viável. Com os diversos papéis exercidos pelos microrganismos no mundo, poderemos entender, então, por que a Microbiologia é uma disciplina de desafios e de descobertas importantes, que nos oferece muitas recompensas. Além de ser uma ciência fluente e de grande relevância, ela nos instiga, pois afeta a todos nós. Incontáveis são as áreas de atuação: da medicina à evolução, da agricultura à ecologia. Ela estará contribuindo tanto para o campo do conhecimento científico como para a solução dos inúmeros problemas da humanidade. Vamos iniciar agora a nossa viagem ao mundo microscópico. Bons estudos! Prof.ª Mara Rúbia Lenzi Prof. Júlio Roussenq Neto IV Você já me conhece das outras disciplinas? Não? É calouro? Enfim, tanto para você que está chegando agora à UNIASSELVI quanto para você que já é veterano, há novidades em nosso material. Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é o material base da disciplina. A partir de 2017, nossos livros estão de visual novo, com um formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura. O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com nova diagramação no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página, o que também contribui para diminuir a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo. Assim, a UNIASSELVI, preocupando-se com o impacto de nossas ações sobre o ambiente, apresenta também este livro no formato digital. Assim, você, acadêmico, tem a possibilidade de estudá-lo com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador. Eu mesmo, UNI, ganhei um novo layout, você me verá frequentemente e surgirei para apresentar dicas de vídeos e outras fontes de conhecimento que complementam o assunto em questão. Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa continuar seus estudos com um material de qualidade. Aproveito o momento para convidá-lo para um bate-papo sobre o Exame Nacional de Desempenho de Estudantes – ENADE. Bons estudos! NOTA V VI VII UNIDADE 1 – MICROBIOLOGIA – FUNDAMENTOS ................................................................. 1 TÓPICO 1 – HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA ............................................................................. 3 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 3 2 MICROBIOLOGIA COMO UMA CIÊNCIA .................................................................................. 3 3 ORIGEM DA VIDA.............................................................................................................................. 5 3.1 MICROSCÓPIO ................................................................................................................................ 9 3.2 A DESCOBERTA DA CÉLULA ..................................................................................................... 12 3.3 CARACTERÍSTICAS DAS CÉLULAS PROCARIÓTICAS E EUCARIÓTICAS ..................... 14 LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................... 24 RESUMO DO TÓPICO 1........................................................................................................................ 27 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 29 TÓPICO 2 – PRINCIPAIS GRUPOS DE MICRORGANISMOS ................................................... 31 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 31 2 TAXONOMIA ........................................................................................................................................ 31 3 CLASSIFICAÇÃO ................................................................................................................................. 36 3.1 BACTÉRIAS ...................................................................................................................................... 38 3.2 PROTOZOÁRIOS ............................................................................................................................ 40 3.3 ALGAS E FUNGOS ......................................................................................................................... 41 3.4 VÍRUS ................................................................................................................................................ 43 LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................... 45 RESUMO DO TÓPICO 2........................................................................................................................ 47 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 49 TÓPICO 3 – ESTRUTURA DOS MICRORGANISMOS ................................................................. 51 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 51 2 CARACTERÍSTICAS DA CITOLOGIA BACTERIANA .............................................................. 51 LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................... 68 RESUMO DO TÓPICO 3........................................................................................................................ 70 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 71 UNIDADE 2 – METABOLISMO E GENÉTICA MICROBIANA ................................................... 83 TÓPICO 1 – CONCEITOS ESSENCIAIS DE METABOLISMO .................................................... 85 1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................................................85 2 METABOLISMO CELULAR E FONTES DE ENERGIA DOS MICRORGANISMOS ........... 85 LEITURA COMPLEMENTAR 1 ............................................................................................................ 99 LEITURA COMPLEMENTAR 2 ..........................................................................................................101 RESUMO DO TÓPICO 1......................................................................................................................102 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................103 suMário VIII TÓPICO 2 – GENÉTICA MICROBIANA E VARIABILIDADE ..................................................105 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................105 2 MATERIAL GENÉTICO DE CÉLULAS PROCARIÓTICAS E EUCARIÓTICAS .................105 3 DUPLICAÇÃO DO DNA OU ADN ................................................................................................107 4 GENE E A TRANSCRIÇÃO GÊNICA – RNA OU ARN .............................................................110 5 MUTAÇÃO ...........................................................................................................................................111 LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................112 RESUMO DO TÓPICO 2......................................................................................................................114 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................115 TÓPICO 3 – BIOTECNOLOGIA ........................................................................................................117 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................117 2 ENGENHARIA GENÉTICA – TRANSFERÊNCIA DE GENES ................................................117 3 APLICAÇÃO INDUSTRIAL DA MICROBIOLOGIA ................................................................120 LEITURA COMPLEMENTAR 1 ..........................................................................................................122 LEITURA COMPLEMENTAR 2 ..........................................................................................................125 RESUMO DO TÓPICO 3......................................................................................................................127 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................128 UNIDADE 3 – CONTROLE DOS MICRORGANISMOS E OS PRINCIPAIS GRUPOS .......131 TÓPICO 1 – FUNDAMENTOS DO CONTROLE MICROBIANO .............................................133 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................133 2 AGENTES FÍSICOS E QUÍMICOS .................................................................................................133 LEITURA COMPLEMENTAR 1 ..........................................................................................................142 LEITURA COMPLEMENTAR 2 ..........................................................................................................144 RESUMO DO TÓPICO 1......................................................................................................................147 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................148 TÓPICO 2 – VÍRUS ...............................................................................................................................151 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................151 2 CARACTERÍSTICAS GERAIS ........................................................................................................151 2.1 REPLICAÇÃO ................................................................................................................................155 3 DOENÇAS CAUSADAS POR VÍRUS ...........................................................................................160 LEITURA COMPLEMENTAR 1 ..........................................................................................................162 LEITURA COMPLEMENTAR 2 ..........................................................................................................164 RESUMO DO TÓPICO 2......................................................................................................................165 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................166 TÓPICO 3 – PRINCIPAIS GRUPOS DE MICRORGANISMOS EUCARIONTES E PARASITAS ..................................................................................................................169 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................169 2 FUNGOS ...............................................................................................................................................169 3 ALGAS ..................................................................................................................................................180 4 PROTOZOÁRIOS ...............................................................................................................................184 LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................191 RESUMO DO TÓPICO 3......................................................................................................................193 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................194 IX TÓPICO 4 – METODOLOGIAS PARA O ENSINO DE MICROBIOLOGIA ...........................197 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................197 2 AULAS PRÁTICAS ............................................................................................................................198 LEITURA COMPLEMENTAR 1 ..........................................................................................................199 LEITURA COMPLEMENTAR 2 ..........................................................................................................201 LEITURA COMPLEMENTAR 3 ..........................................................................................................203 3 JOGOS DIDÁTICOS .........................................................................................................................205 4 RECURSOS AUDIOVISUAIS ..........................................................................................................206 5 SAÍDAS DE CAMPO .........................................................................................................................208 RESUMO DO TÓPICO 4......................................................................................................................209 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................210 REFERÊNCIAS .......................................................................................................................................211 X 1 UNIDADE 1 MICROBIOLOGIA – FUNDAMENTOS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOSA partir desta unidade você será capaz de: • conhecer alguns fatos históricos que contribuíram para o reconhecimento da Microbiologia como ciência; • conhecer os princípios básicos de funcionamento dos microscópios e com- preender como a evolução desses aparelhos está relacionada ao progresso da Microbiologia; • reconhecer os principais grupos de microrganismos; • compreender como os seres microscópicos são classificados. Esta primeira unidade está dividida em três tópicos. Você encontrará, no final de cada um deles, leituras complementares e atividades que irão contribuir para a compreensão dos conteúdos explorados. TÓPICO 1 – HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA TÓPICO 2 – PRINCIPAIS GRUPOS DE MICRORGANISMOS TÓPICO 3 – ESTRUTURA DOS MICRORGANISMOS 2 3 TÓPICO 1 UNIDADE 1 HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA 1 INTRODUÇÃO Prezado acadêmico! Em sua imaginação, quando você pensa em Microbiologia, com certeza irá pensar em todos aqueles micróbios (microrganismos) que causam doenças ou em seres tão repulsivos que, de tão pequenos, são invisíveis a olho nu. Sua imaginação estará voltada também para aqueles indivíduos de roupas brancas, sentados à frente de microscópios, em seus laboratórios, pesquisando um mundo distante e pouco conhecido por você. É muito difícil para você, quando pensar em Microbiologia, fazer qualquer relação desses seres com a vida na Terra. Olhando ao seu redor, com certa atenção, você irá se deparar com um grande trabalho microbiano. A ação microbiana é intensa e de extrema importância para o ambiente e em todos os aspectos da vida humana. Seria impossível a vida na Terra sem a presença deles. Existem certas bactérias que absorvem o nitrogênio do ar, ajudando, com isso, certos tipos de plantas a crescer. Juntamente com os fungos, degradam plantas mortas, resíduos de esgotos, restos alimentares e óleos de derramamento. Muitas bactérias são utilizadas nas indústrias de alimentos, na produção de drogas úteis ao homem (antibióticos) e ao ambiente. É bom lembrar que nem sempre são nocivas, ou seja, que provocam danos ao homem, apenas uma pequena porcentagem é patogênica (causa doenças). Boa parte delas, na verdade, irá melhorar a qualidade de vida na Terra através da reciclagem da matéria, dando sustentação a muitos processos vitais que todos os organismos realizam. Podemos dizer que a Terra é o que é hoje devido à ação dos microrganismos. É por isso que o estudo da Microbiologia é importante. 2 MICROBIOLOGIA COMO UMA CIÊNCIA A origem do termo microbiologia deriva de três palavras gregas: mikros: pequeno; bios: vida e logos: ciência. Sendo assim, podemos definir Microbiologia como o estudo da vida microscópica, ou seja, há a necessidade de estudá-la com o auxílio de um microscópio. Grandes são os obstáculos que os cientistas enfrentam quando estudam a origem da vida na Terra. As transformações ocorridas na crosta terrestre fizeram com que fossem apagados todos os vestígios dos primeiros seres vivos. Para Pelczar, Chan e Krieg (1997a), as deduções feitas pelos cientistas com relação à origem dos microrganismos datam de quatro bilhões de anos atrás. Segundo os cientistas, eles teriam surgido de um material orgânico complexo em águas oceânicas ou de prováveis nuvens que circundavam nossa Terra primitiva. No mesmo raciocínio, Pelczar, Chan e Krieg (1997a) afirmam que, sendo esses os primeiros indícios de vida na Terra, os microrganismos são considerados os ancestrais de todas as outras formas de vida. UNIDADE 1 | MICROBIOLOGIA – FUNDAMENTOS 4 UNI Uma dúvida que sempre tivemos é se os micróbios são anteriores à fermentação ou resultado dela. Você já parou para pensar nisso? Vejamos, a seguir, o que Pelczar, Chan e Krieg (1997) descobriram. Segundo Pelczar, Chan e Krieg (1997a), em um momento mais adiante, os estudiosos do assunto provam que os micróbios não são o resultado, mas sim a causa dos processos fermentativos da uva para produção do vinho. Outra descoberta muito importante foi a de que apenas um tipo específico de micróbio causaria uma doença específica. Para Pelczar, Chan e Krieg (1997a), todas essas informações trouxeram a compreensão e o reconhecimento da influência crítica dessas novas formas de vida sobre a saúde e o bem-estar do homem. Outro dado importante que os microbiologistas puderam aprender durante o início do século XX foi a de observar a capacidade que os micróbios possuem de realizar uma grande variedade de reações químicas, ou seja, de possuírem a capacidade de quebrar substâncias e a de sintetizar novos compostos. Após todas essas descobertas, cria-se a expressão diversidade bioquímica como uma forma de caracterizar microrganismos. Outra observação valiosa que os microbiologistas fizeram foi quanto às reações químicas realizadas pelos microrganismos. Essas reações assemelham-se àquelas que ocorrem em formas de vida superiores. A partir de agora vamos estudar as principais teorias para explicar a origem da vida em nosso Planeta. ATENCAO Apesar dos microrganismos existirem há tanto tempo, a Microbiologia se apresenta como uma ciência extremamente jovem. Segundo Pelczar, Chan e Krieg (1997a), os pesquisadores observaram os microrganismos pela primeira vez há 300 anos. O detalhe interessante dessa descoberta é que essa informação não foi compreendida no início, pois somente 200 anos após essa descoberta é que a importância dos microrganismos foi reconhecida. As várias tentativas científicas de se conseguir maiores conhecimentos a respeito dos microrganismos contribuíram de forma intensiva para o reconhecimento da Microbiologia como ciência. Na segunda metade do século XIX houve a comprovação, por parte dos cientistas, de que os microrganismos eram originados de pais iguais a eles próprios e não de causas sobrenaturais, como se acreditava na época, e muito menos de plantas e animais em putrefação (Teoria da Abiogênese). TÓPICO 1 | HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA 5 3 ORIGEM DA VIDA Tentar entender de onde surgiram os seres vivos sempre ocupou a mente da maioria das pessoas e, em razão disso, diversas explicações foram construídas ao longo da história da humanidade. Filósofos gregos tentaram explicar o surgimento da vida na Terra. Entre eles está Aristóteles que, há mais de 2000 anos, já se preocupava com o problema e lançou inúmeros postulados que iriam guiar por muito tempo as diversas áreas do conhecimento. Entre as várias ideias sobre a origem da vida, uma delas ganhou destaque: a do “princípio ativo” ou “princípio vital”. IMPORTANT E Segundo Aristóteles, a existência de um “princípio ativo” era capaz de produzir matéria viva a partir de matéria bruta, desde que em condições favoráveis (UZUNIAN; PINSETA; SASSON, 1991). Em uma sequência de eventos, segundo Aristóteles, esse “princípio ativo” tinha o poder de se organizar de tal forma que acabariam por determinar o aparecimento de um ser vivo (“princípio vital”). Essa teoria conhecida por abiogênese ou geração espontânea teve ampla aceitação até há pouco mais de um século. Muitos anos depois de Aristóteles, vários cientistas famosos ainda acreditavam na geração espontânea. Para citar um caso muito interessante, no século XVII, Jean Baptiste Van Helmont, médico belga, escreveu uma receita para produzir camundongos em 21 dias a partir de uma camisa suja colocada em contato com germe de trigo. FONTE: Disponível em: <http://www.biomania.com.br/bio/conteudo.asp?cod=1225>. Acesso em: 27 nov. 2010. Não existia na época o conhecimento sobre métodos científicos. A geração espontânea para o pensamento dominante na época era algo tão evidente que não tinha de ser testado. UNI Para você ter uma ideia, muitos daquela época acreditavam que de cascas de árvores à beira de um lago originavam-se gansos ou que algumas árvores davam frutos que continham carneiros completamente formados dentro deles. Sapos e tartarugas surgiam a partir de fontes de água. Folhas de árvores que caíam sobre lagos originavam patos. Insetos em geral surgiamde fezes de animais ou de qualquer outro material em putrefação. UNIDADE 1 | MICROBIOLOGIA – FUNDAMENTOS 6 Com o desenvolvimento do conhecimento, vamos encontrar o início de uma investigação científica moderna sobre o problema da origem da vida nos trabalhos de Francesco Redi (1626-1697), biólogo e médico de Florença (Itália), em meados do século XVII (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 1997a). Através de seu trabalho, deu-se início à fase de contestações sobre a abiogênese. Ficou demonstrado, pelas experiências realizadas por Redi, que a vida só podia ser originada de vida pré-existente – a biogênese. UNI Vamos estudar agora como Redi tentou derrubar a Teoria da Abiogênese através de um experimento simples. Em seu experimento, Redi colocou alguns pedaços de animais mortos em frascos de boca larga, vedando alguns deles com uma gaze bem fina e deixando outros abertos (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 1997a). Nos frascos não cobertos pela gaze, moscas entravam e saíam livremente onde mais tarde surgiam “vermes”. Nos frascos que estavam cobertos pela gaze, que impedia a entrada das moscas, não surgiu nenhum verme, mesmo depois de alguns dias (Figura 1). IMPORTANT E Prezado acadêmico! Para enriquecer os seus estudos, no Ambiente Virtual de Aprendizagem (AVA), no link material de apoio, estão disponíveis todas as imagens deste Livro Didático na versão colorida. Se acaso você não conseguir visualizar, peça ajuda ao(à) seu(sua) Professor(a)-Tutor(a) Externo(a) para que faça a apresentação dessas imagens em um dos Encontros Presenciais da disciplina. FIGURA 1 – EXPERIMENTO DE REDI FONTE: Disponível em: <: http://slideplayer.com.br/slide/387135/3/ images/6/Abiog%C3%AAnese+X+Biog%C3%AAnese.jpg>. TÓPICO 1 | HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA 7 No experimento de Redi, que contrariava a geração espontânea, pode-se observar nos frascos tampados com gaze que nenhuma larva aparece (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 1997a). Nos frascos abertos, onde as moscas podem entrar e colocar seus ovos sobre a carne, aparecem as larvas na carne da qual se alimentam. Poderíamos imaginar que, após esse experimento, a teoria da geração espontânea seria superada, porém ela ainda não estava derrotada. Para Black (2002), de nada adiantava demonstrar que as larvas não surgiam espontaneamente, pois havia muitos cientistas que ainda acreditavam na geração espontânea. Entre eles estava o clérigo inglês John Needhan (1713-1781) que, em 1745, montou alguns experimentos que reforçaram a ideia da origem da vida por abiogênese (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 1997a). Nesses experimentos, ele utilizou caldos nutritivos, como caldo de galinha, carne e alguns tipos de sucos de vegetais, bem como alguns outros tipos de líquidos que continham partículas alimentares. Esses caldos foram colocados dentro de frascos e, após terem sido fervidos durante alguns minutos para destruir os microrganismos, eram imediatamente vedados com rolha de cortiça. Passados alguns dias, os caldos apresentaram-se repletos de microrganismos. Needhan argumentou que a fervura eliminaria todos os seres existentes no caldo inicial e como os frascos estavam tampados não haveria como um ser vivo penetrar através das rolhas (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 1997a). A única explicação de Needhan para a presença de microrganismos nos frascos era que eles haviam surgido por geração espontânea (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 1997a). Um dos maiores opositores a Needhan era o clérigo e cientista italiano Lazzaro Spallanzani (1729-1799), um fervoroso defensor da biogênese (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 1997a). Para demonstrar a sua descrença à abiogênese e ao método empregado por Needhan, Spallanzani resolveu refazer os experimentos de Needhan e tentar, com isso, provar a biogênese (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 1997a). Em 1769, Spallanzani preparou alguns frascos com caldo nutritivo de carne e vegetal. Esses foram vedados e, após uma hora de fervura, foram postos de lado por alguns dias. Ao analisar o material, pôde constatar a ausência total de vida em todos eles. Com isso, pôde demonstrar que Needhan não tinha aquecido os frascos suficientemente para matar todos os microrganismos neles existentes. Fica evidente que, após os líquidos terem sido aquecidos por pouco tempo, poderia ainda haver certa quantidade de microrganismos vivos que se reproduziriam logo que os frascos esfriassem. Needhan reagiu afirmando que, com a fervura do líquido em temperatura muito alta e por muito tempo, destruiria seu “princípio ativo” ou “princípio vital”, ou seja, o ar era simplesmente essencial à vida, como também para a geração espontânea dos microrganismos, e que teria sido excluído do experimento de Spallanzani (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 1997a). Claro que não seriam apenas alguns trabalhos, mesmo tendo sido muito bem planejados, que destruiriam uma ideia sustentada já há alguns séculos. Muitos foram os cientistas que contestaram a abiogênese, porém sem muito sucesso. Em 1860, outro grande cientista, o químico e biólogo francês Louis Pasteur (1822-1895), através de uma análise longa e lógica sobre o problema da origem da vida, rejeita a teoria da geração espontânea, pois concluiu que o ar é uma UNIDADE 1 | MICROBIOLOGIA – FUNDAMENTOS 8 fonte de microrganismos (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 1997a). As substâncias não sofreriam alterações se estivessem protegidas do contato com os microrganismos presentes no ar, no solo, nos vidros e nas mãos. Repetiu várias vezes, sob várias circunstâncias, que soluções nutritivas bem como outros tipos de materiais não geravam organismos vivos depois de terem passado por um processo cuidadoso de esterilização. Em uma das mais célebres experiências – frascos de “pescoço de cisne” (Figura 2) –, Pasteur consegue uma vitória sobre a abiogênese. FIGURA 2 – REPRESENTAÇÃO DA SEQUÊNCIA DE ETAPAS DO CÉLEBRE EXPERIMENTO REALIZADO POR PASTEUR Caldo vertido no frasco Pó e micróbios retidos Pescoço do balão curvado com fogo Frasco vertical. Caldo permanece sem micróbios Caldo contaminado com micróbios Frasco inclinado Caldo fervido FONTE: Disponível em:<http://www.sobiologia.com.br/figuras/Corpo/Pasteur. png>. Acesso em: 16 set. 2010. A experiência consistia em diversos caldos nutritivos que eram colocados em frascos de vidro. Em alguns deles, aquecia-se o gargalo até que se tornassem maleáveis a ponto de poderem ser curvados, obtendo frascos com o formato de um pescoço de cisne. Em outras bancadas, ele mantinha os frascos com o gargalo curto e reto. Após esse procedimento, ele fervia durante alguns minutos os caldos nutritivos. Em alguns dias, podia-se notar que nos frascos de pescoço reto havia uma rápida contaminação do caldo nutritivo, porém não constatou a contaminação no caldo nutritivo nos frascos de pescoço de cisne, mesmo depois de alguns meses. Essas experiências refutaram definitivamente a teoria da geração espontânea. Pasteur identificou os microrganismos causadores de doenças e também os que são utilizados na produção de vinho. ATENCAO TÓPICO 1 | HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA 9 3.1 MICROSCÓPIO Para Pelczar, Chan e Krieg (1997a), nem sempre as grandes descobertas são feitas por cientistas profissionais, e sim, por cientistas amadores. A Microbiologia, como qualquer outra ciência, envolve um processo de interação de ideias e instrumentos. Novos instrumentos nos permitem melhores observações, que, por sua vez, servem de base para difundir um maior número de grandes ideias. O século XVII foi marcado pelo desenvolvimento de uma atitude diferente perante a pesquisa livre. Com essa nova atitude, inúmeros instrumentos foram aperfeiçoados, entre os quais as lentes, que irão, sem dúvida, contribuir para facilitar as investigações científicas. UNI Prezado acadêmico! Vamos conhecer agora como foi a construção do microscópio para a visualização dos microrganismos, pois na época, sabia-se que existiam, mas nunca tinham sido observados. Passados alguns anos após as experiências de Francesco Redi, Antony van Leeuwenhoek (1632-1723), um dos fundadores daMicrobiologia, que viveu em Delft, Holanda, com pouca formação científica, porém muito familiarizado com o uso de lentes de aumento, aperfeiçoa o microscópio (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 1997a). Através das lentes desse instrumento, passa a examinar uma grande variedade de microrganismos, cuja existência era, até então, ignorada. É muito provável que tenha sido ele o primeiro a visualizar microrganismos individualmente. Na próxima figura, visualizaremos o microscópio construído por Leeuwenhoek. O interessante é que para cada espécime tinha que construir um novo microscópio, deixando junto ao microscópio o espécime anterior estudado. ATENCAO UNIDADE 1 | MICROBIOLOGIA – FUNDAMENTOS 10 FIGURA 3 – MICROSCÓPIO DE LEEUWENHOEK suporte do material material biológico parafuso de regulagem placa de metal placa de metal lente FONTE: Disponível em: <http://www.feiradeciencias.com.br/sala09/image09/09_ 26_02.gif>. Acesso em: 16 set. 2010. Era o ano de 1674 quando Leeuwenhoek apresentou a sua invenção (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 1997a). O microscópio construído era simples e dotado de apenas uma lente de vidro, com capacidade de aumento dos objetos de 100 a 300 vezes. Para Black (2002, p. 46), “apesar de serem constituídos de uma única lente fina cuidadosamente assentada, eles tinham de fato lentes de aumento bastante poderosas”. A maior dificuldade nesses microscópios era a focalização dos espécimes. Ainda hoje pouco se sabe sobre os métodos de iluminação utilizados por Leeuwenhoek. Para Black (2002, p. 46), “[...] é provável que ele tenha usado iluminação indireta, sendo a luz refletida pelo lado de fora dos espécimes, e não passando através deles”. Segundo Pelczar, Chan e Krieg (1997a), entre as várias observações feitas, sendo todas anotadas cuidadosamente por Leeuwenhoek, bem como as várias cartas que eram enviadas à Sociedade Real Inglesa, ele descreveu, numa dessas cartas enviadas, o que chamou de “pequeninos animálculos”, que hoje conhecemos como protozoários de vida livre. Em outra carta muito interessante, ele descreve, pela primeira vez, um grupo de microrganismos conhecidos hoje por nós como bactérias. É bom saber que essa visualização tinha poucos detalhes da estrutura das bactérias. Para uma melhor visualização, havia a necessidade do desenvolvimento de microscópios mais complexos. Na figura a seguir, visualizaremos os desenhos feitos por Leeuwenhoek das suas observações vistas naquele microscópio rudimentar. ATENCAO TÓPICO 1 | HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA 11 FIGURA 4 – DESENHOS DE LEEUWENHOEK. BACTÉRIAS, ALGUMAS COM MOTILIDADE (C PARA D) FONTE: Disponível em:<http://www.scielo.br/img/revistas/hcsm/v5n2/ v5n2a7f3.jpg>. Acesso em: 16 set. 2010. Todas essas descobertas trouxeram grandes estímulos para os cientistas da época. Entre eles está o físico Robert Hooke (1635-1703), encarregado pelos cientistas ingleses de compor um novo aparelho, bem mais poderoso do que o apresentado por Leeuwenhoek (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 1997a). O modelo desenvolvido por Hooke era o de um microscópio de duas lentes ajustadas a um tubo de metal, semelhante ao inventado por Zacharias Jansen, que, segundo alguns autores, seria dele a invenção do microscópio por volta de 1590. Para Pelczar, Chan e Krieg (1997a), Leeuewenhoek foi quem primeiro empregou um microscópio na investigação da natureza. O microscópio apresentado por Hooke ficou conhecido como microscópio composto (Figura 5), pelo fato de ser constituído por duas lentes, enquanto que o microscópio de Leeuwenhoek, que era constituído por uma única lente, é considerado um microscópio simples. FIGURA 5 – MICROSCÓPIO COMPOSTO DE HOOKE FONTE: Disponível em: <http://2.bp.blogspot.com/_CXhfB_PPfWY/ SbregBpxGVI/AAAAAAAAADg/xuZIUDC02mE/s320/microscopio. bmp>. Acesso em: 16 set. 2010. UNIDADE 1 | MICROBIOLOGIA – FUNDAMENTOS 12 3.2 A DESCOBERTA DA CÉLULA Robert Hooke fez a apresentação de seu microscópio à comunidade científica londrina em abril de 1663. Escolheu alguns materiais para essa demonstração, sendo que o que traria mais destaque seriam as fatias finas de cortiça. Ao observá-las no microscópio, reparou que eram constituídas por cavidades e as comparou aos quartos de um convento (Figura 6). Esses quartos eram como celas e, mais tarde, denominou-as células (sendo que em inglês seria cells – pequenas celas ou caixinhas). A derivação do termo “célula” vem do latim cellula, que nada mais é que o diminutivo de cella, cujo significado é “um pequeno compartimento”. Hoje temos o conhecimento que esses minúsculos espaços vazios eram ocupados anteriormente por células vivas. Na verdade, o que foi observado por Hooke eram as paredes celulares, cuja função é a de separar as células de uma planta. Com a morte da planta, essas paredes não se decompõem como o resto. NOTA A parede celular só é encontrada em células vegetais. Você estudou na Unidade 2, Tópico 1, do Livro Didático de Citologia, as características e funções da parede celular. Na figura a seguir, você verá apenas a parede celular das células de cortiça. FIGURA 6 – CORTIÇA OBSERVADA POR HOOKE FONTE: Disponível em: <https://img.haikudeck.com/mg/z1nRn6AlZQ _1444878487396.jpg>. TÓPICO 1 | HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA 13 NOTA A cortiça utilizada para a fabricação das rolhas é a camada formada como um envoltório suberoso no tronco da árvore. Esse envoltório, que ganha grossura a cada ano, é retirado após 9-12 ou 15 anos, quando possui uma largura de aproximadamente 30 mm. Essa casca é secada e cortada em pedaços de aproximadamente 40-50 mm, conforme o comprimento da futura rolha. FONTE: Disponível em: <http://www.enologia.org.br/conteudo.asp?id_artigo=186&id_categoria=4&sT] ipo=artigo&sSecao=curiosidades&sSubSecao=&bSubMenu=1&sParamMenu=>. Acesso em: 19 set. 2010. Dando prosseguimento aos seus estudos na área de microscopia, Hooke obteve um vasto material microscópico, a ponto de poder lançar um livro voltado à área. Boa parte dos pesquisadores da época, além, é claro, do próprio Hooke, passaram a observar as partes vivas de plantas e notaram a existência de células muito semelhantes às da cortiça. A única diferença que foi observada pelos cientistas era que o espaço interno das células vivas era preenchido por uma substância gelatinosa. Inúmeras pesquisas foram realizadas e as observações feitas não ficavam somente nas células vegetais, eram observadas também células animais. Com isso, o termo célula passou a denominar o conteúdo dessas caixinhas microscópicas que formam o corpo das plantas e dos animais. Passaram-se dois séculos desde as primeiras observações feitas por Hooke até a descoberta de que todos os seres vivos são constituídos por células, a chamada Teoria celular. IMPORTANT E Caro acadêmico! Você reparou que muitos assuntos tratados neste Caderno já foram estudados na disciplina de Citologia? Pois bem, é importante relembrar alguns tópicos para darmos continuidade aos estudos. Em 1839, dois cientistas alemães, Mathias Shleiden (1804-1881) e Theodor Schwann (1810-1882), após discutirem as suas ideias sobre a organização dos seres vivos, chegaram à conclusão de que “todos os seres vivos são compostos de células” (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 1997a). Essa conclusão aconteceu porque os dois cientistas, que trabalhavam em diferentes campos de pesquisa (Shleiden dedicava-se à fisiologia das plantas e Schwann à anatomia dos animais), compararam as suas observações e não tiveram dúvidas: todas as estruturas minúsculas que apareciam nas folhas, nos caules e nas flores das plantas, bem como no fígado, ossos e na pele dos animais, enfim, em todos os organismos vivos estudados, eram a mesma unidade minúscula que constituía a vida. UNIDADE 1 | MICROBIOLOGIA – FUNDAMENTOS 14 IMPORTANT E Essas células tinham a aparência de minúsculos aglomerados com um material semitransparente, que era delimitado por uma membrana e todas elas com uma estrutura central. Algumas décadas mais tarde, outra hipótese foi apresentada com as observaçõesfeitas pelo cientista alemão Rudolpho Virchow (1821-1902). Ele demonstrou que as células do corpo não surgiam da matéria inanimada por geração espontânea, ou seja, cada célula nascia de outra célula que havia se reproduzido. A existência de uma célula só era possível porque já havia existido outra, a célula-mãe, que lhe dera origem. Assim, cada animal é gerado por outro animal ou uma planta por outra planta. Em 1855, Virchow, com uma célebre frase em latim, fez uma síntese de seu pensamento: “Omnis cellula ex cellula”, cujo significado é “toda célula se origina de outra célula”. (FERREIRA, 2003). Através das observações microscópicas das divisões celulares, toda a ideia de que as células podiam ter a sua origem de forma espontânea foi perdendo credibilidade por completo. Várias observações e novas descobertas foram sendo feitas na área celular. Uma delas se deu em 1878, quando o alemão Walther Flemming (1843-1905) colocou um ponto final na ideia do surgimento espontâneo de células. Ele descreveu, de forma detalhada, o processo de divisão de uma célula em duas, processo que ele denominou mitose. NOTA Caro Acadêmico! No Livro Didático de Citologia, Unidade 3, Tópico 1, você estudou os processos de divisão celular conhecidos por mitose e meiose. Vale a pena voltar naqueles estudos e relembrar esses processos. 3.3 CARACTERÍSTICAS DAS CÉLULAS PROCARIÓTICAS E EUCARIÓTICAS Segundo Black (2002, p. 68), “todas as células vivas podem ser classificadas como procarióticas, das palavras gregas pro (antes) e karyon (núcleo), ou eucarióticas, de eu (verdadeiro) e karyon (núcleo)”. Podemos dizer então que células procarióticas (os organismos que as possuem recebem o nome de seres procariontes) (Figura 7) são as que não possuem núcleo e nenhuma estrutura contida em membrana; e as células eucarióticas (os organismos que as possuem TÓPICO 1 | HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA 15 FIGURA 7 – CÉLULA PROCARIÓTICA DE BACTÉRIA FONTE: Disponível em: <http://www.cynara.com.br/citologia/img/ procariotica.jpg>. Acesso em: 16 set. 2010. fímbrias membrana plasmática flagelo DNA em nucleóide camada externa parede celularcamada de peptidoglucano cápsula recebem o nome de seres eucariontes) (Figura 8) são as que possuem núcleo, bem como todas as outras estruturas membranosas, tais como: retículo endoplasmático liso e rugoso, complexo golgiense, lisossomos, mitocôndrias etc. FIGURA 8 – CÉLULA EUCARIÓTICA ANIMAL Cromatina NúcleoMembrana nuclear Retículo Endoplásmatico (RE) RE Rugoso RE Liso Centrossoma Peroxissoma Microvilosidade Citosqueleto Microfilamentos Filamentos intermédios Membrana plasmática Membrana plasmática Ribossoma Complexo de Golgi Mitocôndria LisossomaMicrotúbulos Flagelo Nucléolo FONTE: Disponível em: <http://esmmbg.no.sapo.pt/celulanimal3.jpg>. Acesso em: 16 set. 2010. UNIDADE 1 | MICROBIOLOGIA – FUNDAMENTOS 16 No grupo dos seres procariontes estão as bactérias, que são seres unicelulares e que iremos estudar com mais profundidade. Já o representante dos grupos dos eucariontes são todos os vegetais, animais, fungos e protistas (Amoebas, Paramecium etc.). Podemos dizer que tanto as células procarióticas como as eucarióticas são semelhantes em vários aspectos e que compartilham, assim, de algumas características. Entre elas, está a presença da membrana plasmática, cuja função é a de isolar a célula do ambiente externo, bem como controlar a passagem de substâncias. A outra característica é a presença do citoplasma, que é constituído por um líquido gelatinoso também chamado de citosol, além de outras substâncias altamente necessárias às funções vitais (processos metabólicos) da célula. Por último, as células apresentam material genético (DNA), que codificam informações genéticas, ou seja, essas informações estão inscritas em código que controlam todo o funcionamento das células. No que se refere à organização celular, as células procarióticas são extremamente simples, chegando a ser comparadas aos primeiros organismos vivos que habitaram a Terra há mais de três bilhões de anos. Existem muitas contradições quanto à classificação das bactérias, o que é muito normal na pesquisa científica. São os organismos mais abundantes do planeta, tanto em número como em espécies. Os tamanhos das células procarióticas estão entre os menores organismos, a maioria deles medindo de 0,2 a 2,0 μm de diâmetro, sendo que o seu comprimento vai de 2 a 8 μm. NOTA Um micrômetro ou mícron, cujo símbolo é μm, é uma unidade do Sistema Internacional de Unidades de comprimento. Está definido como um milionésimo de metro (ou 1 × 10-6 m). Equivale à milésima parte do milímetro. A letra μ é a décima segunda letra do alfabeto grego. Para dimensões ainda menores, utiliza-se o nanômetro (nm) que corresponde a um milésimo do micrômetro (10-3cm, ou 10-6mm, ou 10-9m). O ângstrom (A) utilizado por físicos e químicos é 10 vezes menor que o nanômetro. Com relação ao seu tamanho, as células bacterianas apresentam três formas básicas: forma esférica (cocos), bastonete (bacilos) e forma espiralada (espirilos) (Figura 9). FIGURA 9 – FORMAS MAIS COMUNS DE BACTÉRIAS Cocos Bacilos Espirilos FONTE: Disponível em: <http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/ trabalhos_pos2003/const_microorg/bact.gif>. Acesso em: 16 set. 2010. TÓPICO 1 | HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA 17 Entretanto, podem ocorrer muitas variações. Segundo Black (2002, p. 70), “algumas bactérias, chamadas cocobacilos, são pequenos bastonetes com tamanho intermediário entre cocos e bacilos. As bactérias espirais têm uma variedade de formas curvas. Uma bactéria em forma de vírgula é chamada vibrião”. Outras bactérias com um formato em espiral são chamadas de espiroquetas. As formas bacterianas são muito variáveis, mesmo pertencendo à mesma categoria. Essas variações acontecem tanto na forma como no tamanho. Geralmente, quando há abundância de nutrientes no meio, as divisões celulares acontecem de forma muito rápida, fazendo com que o tamanho das bactérias seja maior do que aquelas que estão em meios com pouco nutriente. Existem algumas espécies de bactérias que apresentam flagelos bacterianos, que são filamentos longos da superfície celular, cuja função é gerar movimento à bactéria. Esse movimento acontece graças a uma estrutura semelhante a um “motor” microscópico situado na parede e na membrana plasmática. Ao observarmos por meio de um microscópio as células bacterianas, iremos notá-las agrupadas com certa frequência, ou seja, ligadas umas às outras. Para Pelczar, Chan e Krieg (1997a), as células bacterianas com formatos espiralados aparecem como células únicas, sendo que muitas outras espécies de bactérias têm um arranjo e padrões característicos de crescimento. Isso pode ser utilizado para a identificação, pois cada um desses arranjos é típico para uma espécie particular. Um exemplo citado por Pelczar, Chan e Krieg (1997a) é a divisão do coco (Figura 10) dentro de um plano e que irá formar um diplococo, ou seja, duas células ligadas. Isso é interessante, pois caracteriza as espécies, bem como o seu agente etiológico (aquele que causa uma determinada moléstia). A divisão em planos pode produzir células aos pares, bem como em cadeias, arranjo chamado de estreptococos. Quando a célula se divide em dois planos, ela produz uma tétrade, que nada mais é do que quatro células dispostas em forma de um quadrado. Outro arranjo é a sarcina, que é produzida através da divisão em três planos, o que resulta em pacotes cúbicos de oito células. Outra forma muito interessante é quando ocorre uma divisão em três planos, porém em um plano irregular. O resultado é um agrupamento em forma de cachos de uva. Pelczar, Chan e Krieg (1997a) lembram que muito raramente todas as células de uma determinada espécie estão arranjadas exatamente no mesmo padrão. Para o estudo das bactérias, o que se deve levar em conta, ainda segundo os autores, o mais importante, sem dúvida, é o arranjo predominante. FIGURA10 – COCOS Forma esférica: Coco Divisão ao longo do mesmo plano, formando cadeias curtas Divisão ao longo de dois planos diferentes: Tétrades Divisão ao longo de 3 planos 2 cocos: Diplococos 4-20 cocos juntos: Estreptococos Regulamente: Sarcinas Irregularmente: Estafilococos FONTE: Disponível em: <http://html.rincondelvago.com/bacterias_6.html>. Acesso em: 16 set. 2010. UNIDADE 1 | MICROBIOLOGIA – FUNDAMENTOS 18 Bem diferente dos cocos são os bacilos (Figura 11). Eles se dividem em apenas um plano, formando arranjos em uma grande variedade de padrões característicos, porém com algumas exceções. Eles podem produzir células unidas pelas extremidades ou simplesmente lado a lado. FIGURA 11 – BACILOS Forma de bastonete: Bacilos Dois bacilos juntos: Diplobacilos Cadeias de Bacilos: Estreptobacilos Emparelhados, Bacilos todo a lado ou em figuras X, V ou Y FONTE: Disponível em: < http://html.rincondelvago.com/bacterias_6.html>. Acesso em: 16 set. 2010. As células bacterianas em forma de espirais (Figura 12) geralmente não estão agrupadas. FIGURA 12 – ESPIRILOS Formal espiral rígida: Espirilo Se a espiral é flexível e ondulada: Espiroqueta FONTE: Disponível em: <http://html.rincondelvago.com/bacterias_6.html>. Acesso em: 16 set. 2010. Para Pelczar, Chan e Krieg (1997, p. 103), “[...] o tamanho, a forma e o arranjo das bactérias constituem sua morfologia grosseira, sua aparência ‘externa’. Mas uma observação interna das estruturas celulares individuais dá-nos uma ideia de como uma bactéria funciona no seu ambiente”. Técnicas microscópicas revelaram a existência na célula bacteriana de uma diversidade estrutural (interna e externa) que funciona de forma conjunta. Estruturalmente, a célula bacteriana está composta da seguinte forma: Membrana celular (membrana plasmática), geralmente envolvida pela parede celular e por uma camada externa adicional. É bom lembrar que a membrana celular é comum a todas as células e é por isso que a estrutura das membranas celulares bacterianas é a mesma que as de outras células. Tem como principal função regular a entrada e a saída de materiais da célula bacteriana. Pode exercer outras funções como a síntese de alguns componentes da parede celular, secreção de enzimas e possuir áreas com apêndices – os flagelos – cuja ação dessas áreas irá induzir o movimento flagelar. A parede celular bacteriana é composta por um polímero chamado peptidoglicano, sendo que, às vezes, ela está envolvida por uma camada exterior (essa membrana externa está ligada por uma camada contínua lipoproteica – proteína + lipídio). TÓPICO 1 | HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA 19 NOTA Peptidoglicano, conhecido como mureína, é um polímero formado por açúcares e aminoácidos que forma uma camada do lado de fora da membrana plasmática da bactéria. O citosol, um líquido viscoso e semitransparente, é composto por milhares de tipos de proteínas, além de aminoácidos, bases nitrogenadas, vitaminas, glicídios, lipídios e por 80% de água. Boa parte do metabolismo (reações químicas) ocorre no citoplasma. Quanto ao citoplasma dos eucariontes, Black (2002) afirma que existe uma diferença em relação ao citoplasma das células procarióticas. Segundo ele, as células procarióticas não realizam a ciclose – movimento de circulação promovido pelo citoplasma. Vamos encontrar também milhares de ribossomos (menores em relação aos das células eucarióticas), cuja função é a de sintetizar proteínas. Sabemos que uma das principais diferenças entre uma célula procariótica e uma célula eucariótica é a ausência de uma membrana nuclear na célula procariótica. O que as bactérias possuem, na realidade, é uma região nuclear chamada de nucleoide, uma área do citoplasma que corresponde ao núcleo das células eucarióticas, porém desprovida de uma membrana. Essa região é constituída principalmente por DNA e por algum RNA, com proteínas associadas. O DNA está arranjado em um longo cromossomo (cromossomo bacteriano), dando-lhe um formato circular. A célula procariótica pode conter ainda pequenas moléculas de DNA circular – plasmídios (Figura 13), que têm informações genéticas que suplementam as informações no cromossomo. FIGURA 13 – DESENHO ESQUEMÁTICO DE UMA CÉLULA BACTERIANA – PLASMÍDIO FONTE: Disponível em: <http://www.vestibulandoweb.com.br/biologia/monera-q11. jpg>. Acesso em: 18 set. 2010. Flagelo Nucleóide Plasmídeos Parede celular Membrana plasmática Citoplasma MesossomoRibossomos Cápsula Fímbrias DNA associado ao mesossomo Enzimas relacionadas com a respiração, ligadas à face interna da membrana plasmática UNIDADE 1 | MICROBIOLOGIA – FUNDAMENTOS 20 IMPORTANT E Os plasmídios são muito utilizados na biotecnologia como vetores de clonagem. “O sucesso da transgenia depende de que a inserção de um gene clonado em um embrião hospedeiro integre-se e se replique nas sucessivas divisões celulares e passe a ser reconhecido e regulado pelas células hospedeiras”. (GAIESKY, 2001, p. 28). ESTUDOS FU TUROS Caro acadêmico! Biotecnologia e suas aplicações serão detalhadamente estudadas na Unidade 2, Tópico 3, deste Livro Didático. Constituídos de ácido ribonucleico e proteínas, os ribossomos são extremamente abundantes nas células procarióticas. Esses ribossomos são diferentes quando comparamos com os das células eucarióticas. Os ribossomos das células procarióticas são menores e apresentam proteínas diferentes em sua constituição. A função dos ribossomos é a de sintetizar as proteínas necessárias para a célula. Sua forma é quase esférica. Existem outros sistemas de membranas internas que são, muitas vezes, citados como cromatóforos e encontrados nas bactérias fotossintetizantes e nas cianobactérias. Esses sistemas de membranas dos cromatóforos possuem sua origem nas membranas celulares. A função desses cromatóforos, para essas bactérias, é a de capturar energia luminosa, pois esses sistemas possuem, em seu interior, pigmentos para fotossíntese. No citoplasma das bactérias, vamos encontrar ainda uma diversidade de corpúsculos chamados de inclusões. Alguns desses são chamados de grânulos e outros de vesículas. Os grânulos não são limitados por membranas e possuem conteúdos variados. Esses conteúdos são densos e compactados e não se dissolvem no citoplasma. Não são todas as bactérias que apresentam vesículas, que são estruturas especializadas envoltas por membrana. Os microrganismos procarióticos (bactérias) formam, quando o meio não lhes é favorável para a sua sobrevivência, geralmente pelo esgotamento de algum nutriente ou pela alteração de temperatura, perda de água para o meio, esporos ou endósporos (Figura14) e cistos. Essas formas são denominadas latência (latentes), na qual estão metabolicamente inativos, ou seja, não estão crescendo. Quando o meio ambiente estiver em condições propícias, eles se tornam metabolicamente ativos, podendo germinar (crescer e se multiplicar). O endósporo, segundo Black (2002), é formado dentro das células e com uma quantidade muito pequena de água, possui uma resistência grande ao calor, às soluções ácidas e alcalinas, à desidratação, bem como a certos desinfetantes e até mesmo às radiações. TÓPICO 1 | HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA 21 FIGURA 14 – ENDÓSPORO FONTE: Disponível em: <http://curlygirl.no.sapo.pt/imagens/ endosporo.jpg>. Acesso em: 16 set. 2010. O álcool que compramos em supermercados é muito concentrado (92,8%) para realizar desinfecções. Por ele volatilizar muito rápido, não dá tempo para que ele penetre na parede celular dos microrganismos, dando tempo para eles modificarem sua parede celular e se tornarem resistentes. Para isso, recomenda-se diluir o álcool em água para que demore mais a volatilizar, dando tempo para penetrar na parede celular dos microrganismos, matando-os.a ATENCAO DICAS Podemos transformar o álcool comprado em supermercados em um excelente desinfetante. Para produzirmos 1 litro de álcool 70%, que é o ideal para a eliminação dos microrganismos, basta retirar 250 mlde álcool do frasco e completá-lo com água. Pronto, você já pode começar a sua limpeza! Externamente, muitas bactérias (cerca de metade delas) apresentam estruturas móveis, os flagelos. A função principal dos flagelos é a locomoção das bactérias. Essa locomoção, muitas vezes, se dá por um processo não aleatório chamado de quimiotaxia (movimento que as bactérias fazem em direção a favor ou em direção contrária a substâncias em seu meio). Os flagelos são apêndices longos, delgados e helicoidais de composição proteica (subunidades de proteínas chamadas flagelina), que estão ligados à parede e às membranas celulares. Eles são estruturalmente diferentes dos flagelos eucarióticos. As bactérias podem apresentar apenas um, dois ou mais flagelos. De acordo com o número de flagelos, elas recebem denominações diferentes (Figura 15). Bactérias com apenas um flagelo polar em uma extremidade ou polo – monotríquias; com dois flagelos, um em cada extremidade – anfitríquias; com dois ou mais flagelos em uma ou ambas as extremidades – lofotríquias; bactérias com flagelos em toda a superfície são denominadas peritríquias. UNIDADE 1 | MICROBIOLOGIA – FUNDAMENTOS 22 FIGURA 15 – CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO NÚMERO DE FLAGELOS. A – MONOTRÍQUIA. B – LOFOTRÍQUIA. C – ANFITRÍQUIA. D – PERITRÍQUIA FONTE: Disponível em: <http://upload.wikimedia.org/wikipedia/ commons/0/08/Flagella.png>. Acesso em: 16 set. 2010. Como vimos anteriormente, as bactérias apresentam apêndices locomotores, porém algumas, em especial as Gram-negativas, possuem outros tipos de apêndices - os pili (pelos) (Figura 16), que não estão relacionados com o movimento. Tais estruturas são prolongamentos ocos, pequenos e bem mais numerosos que os flagelos, cuja função é a de fixar as bactérias às superfícies. É constituído por subunidades (pillus) de uma proteína denominada pilina. Segundo Black (2002, p.82), “as bactérias podem ter dois tipos de pili: (1) pili de conjugação, longos, ou pili F, também chamados pili sexuais e (2) pili de ligação, curtos, ou fímbrias”. FIGURA16 – MICROGRAFIA ELETRÔNICA ONDE APARECE O PILI E O FLAGELO FONTE: Disponível em: <http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachil lerato/micro/imagenes/flagelopili.jpg>. Acesso em: 16 set. 2010. TÓPICO 1 | HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA 23 De uma forma geral, as células eucarióticas são bem maiores e com uma grande complexidade em relação às células procarióticas. Boa parte das células eucarióticas possui um diâmetro maior que 10 μm, sendo que algumas podem atingir diâmetros ainda maiores. Outra particularidade das células eucarióticas é a sua grande variedade de estruturas altamente diferenciadas. Para Carneiro e Junqueira (2000), uma das grandes características das células eucarióticas está na sua riqueza de membranas, que formam compartimentos que separam os diversos processos metabólicos. Tudo isso graças às diferenças enzimáticas entre as membranas dos vários compartimentos, bem como ao direcionamento das moléculas absorvidas. Essas e tantas outras características conferem às células eucarióticas um aumento na eficiência e, além disso, promovem uma separação das atividades, que permite um aumento no seu tamanho, sem qualquer prejuízo de suas funções. Na Unidade 2 do Livro Didático de Citologia, você estudou as organelas que compõem a célula e suas funções. Vale a pena relembrar para darmos continuidade aos nossos estudos. ATENCAO As células eucarióticas são as unidades estruturais básicas de todos os organismos dos reinos Protista (protozoários), Fungi (fungos), Plantae (Vegetais) e Animallia (Animais). Vale lembrar que os protozoários, fungos microscópicos e as algas microscópicas estão incluídos como seres eucariontes e, por isso, são estudados em Microbiologia. Caro acadêmico! Na leitura que segue encontram-se algumas palavras que são usadas na linguagem de Portugal. Procuramos ser fiéis às fontes consultadas. ATENCAO UNIDADE 1 | MICROBIOLOGIA – FUNDAMENTOS 24 EVOLUÇÃO DOS PROCARIONTES EM EUCARIONTES Actualmente, a maioria dos biólogos considera que todos os seres vivos conhecidos na Terra podem ser divididos em dois grandes grupos: os seres procariontes e os seres eucariontes. O principal critério de distinção entre estes grupos é a sua organização celular. Ao longo de vários milhões de anos, os seres procariontes habitaram ambientes aquáticos e foram- se diversificando. Alguns desses seres unicelulares desenvolveram um processo metabólico que conduzia à libertação de oxigênio – a fotossíntese. O surgimento do oxigênio na atmosfera teve um grande impacto na vida dos procariontes. Desta forma, muitos grupos de procariontes foram extintos, envenenados pelo oxigênio. Contudo, alguns conseguiram sobreviver em ambientes que permaneciam anaeróbios. Entre os sobreviventes, houve um grupo, que à semelhança das actuais mitocôndrias, era capaz de aproveitar este gás para oxidar os compostos orgânicos, obtendo assim uma grande quantidade de energia. Alguns grupos de procariontes evoluíram e aumentaram a sua complexidade, tendo, muito provavelmente, estado na origem dos organismos eucariontes. Fundamentalmente, existem duas hipóteses que tentam explicar a origem dos seres eucariontes a partir dos procariontes: Hipótese Autogênica, os seres eucariontes são o resultado de uma evolução gradual dos seres procariontes. Numa fase inicial, as células desenvolveram sistemas endomembranares resultantes de invaginações da membrana plasmática. Algumas dessas invaginações armazenavam o DNA, formando um núcleo. Outras membranas evoluíram no sentido de produzir organelas semelhantes ao retículo endoplasmático. LEITURA COMPLEMENTAR procarionte procarionte fotossintéticos de vida livre procariontes aeróbicos de vida livre procarionte simbiótico procariontes simbióticos núcleo núcleo bactéria torna-se mitocôndria Célula animal Célula vegetal mitocôndria mitocôndria bactéria torna-se cloroplasto cloroplasto TÓPICO 1 | HISTÓRIA DA MICROBIOLOGIA 25 Posteriormente, algumas porções do material genético abandonaram o núcleo e evoluíram sozinhas no interior de estruturas membranares. Desta forma, formaram-se organelas como as mitocôndrias e os cloroplastos. A B C D Hipótese Endossimbiótica: Esta hipótese defende que os seres eucariontes terão resultado da evolução conjunta de vários organismos procariontes, os quais foram estabelecendo associações simbióticas entre si. O termo endossimbiótica resulta do facto de algumas células viverem no interior de outras, numa relação de simbiose. Embora este modelo admita que os sistemas endomembranares e o núcleo tenham resultado de invaginações da membrana plasmática, as mitocôndrias e os cloroplastos seriam organismos autônomos. Nessa altura, algumas células de maiores dimensões (células hospedeiras) terão capturado células menores, como as ancestrais das mitocôndrias e dos cloroplastos. Alguns destes ancestrais conseguiam sobreviver no interior da célula procariótica de maiores dimensões, estabelecendo-se relações de simbiose. A íntima cooperação entre estas células conduziu ao estabelecimento de uma relação simbiótica estável e permanente. A evolução conjunta destes organismos terá levado ao surgimento das células eucarióticas constituídas por várias organelas, algumas das quais foram, em tempos, organismos autônomos. Assim, as primeiras relações endossimbióticas terão sido estabelecidas com os ancestrais das mitocôndrias. Os ancestrais das mitocôndrias seriam organismos que tinham desenvolvido a capacidade de produzir energia, de forma muito rentável, utilizando o oxigênio no processo de degradação de compostos orgânicos. Modelo endossimbiótico Procarionte heterotrófico aeróbico Procarionte fotossintético Mitocôndria Cloroplasto Mitocôndria Célula hospedeira ancestral Célula eucariótica fotossintética FONTE: Disponível em: <https://biomania.com.br/artigo/unicelularidade-e-pluricelularidade> Acesso em: 22 mar. 2018. UNIDADE1 | MICROBIOLOGIA – FUNDAMENTOS 26 Por outro lado, outro grupo de procariontes, semelhante às actuais cianobactérias, tinha desenvolvido a capacidade de produzir compostos orgânicos utilizando a energia luminosa. A associação das células procarióticas de maiores dimensões com estes seres, ancestrais dos cloroplastos, conferia-lhe vantagens evidentes. Mas nem todas as células eucarióticas possuem cloroplastos. Este facto é explicado, segundo a Hipótese Endossimbiótica, pelo estabelecimento de relações simbióticas de forma sequencial. Isto é, as primeiras relações endossimbióticas terão sido estabelecidas com os ancestrais das mitocôndrias e, só posteriormente, algumas dessas células terão estabelecido relações de simbiose com os ancestrais dos cloroplastos. FONTE: Disponível em:<http://bio-portefolio.blogspot.com/2008/12/evoluo-dos-procariontes- em-eucariontes.html>. Acesso: em 18 set. 2010. 27 Neste tópico você estudou que: • Os microrganismos fazem parte do nosso meio ambiente, sendo então, muito importantes para a saúde e para as nossas atividades. • Estudar os microrganismos nos dá uma visão dos processos vitais em praticamente todas as formas de vida. • Durante as últimas décadas, os microrganismos surgiram como parte principal das ciências biológicas, devido à sua relativa simplicidade na realização de experimentos. • Os microrganismos emergiram como uma nova fonte de produtos e processos para o benefício do homem. • Para que a microbiologia pudesse progredir, várias teorias tiveram que ser refutadas, entre elas a da geração espontânea (abiogênese). • Redi e Spallanzani (biogenistas) demonstraram que os organismos não cresciam da matéria morta. • A derrubada da geração espontânea (abiogênese) se deu por intermédio de Pasteur, com seus frascos com “pescoço de cisne”. • Leeuwenhoek desenvolveu o microscópio, que tornou possível a visualização do mundo microscópico. • Robert Hooke, com o seu microscópio composto, visualiza fatias finas de cortiça, com pequenos compartimentos - celas - que denominou células. • As células procarióticas, bem como as eucarióticas, possuem membranas que definem as fronteiras da célula viva. Ambas com informações genéticas que estão armazenadas no DNA. • Células procarióticas diferenciam-se das eucarióticas por não possuírem núcleo definido e muito menos organelas. • Os seres procariontes (bactérias) são os menores organismos vivos. • As bactérias podem apresentar forma de cocos, bacilos, espirilos, espiroquetas, incluindo arranjos aos pares, tétrades em forma de cacho de uvas e em cadeias longas. RESUMO DO TÓPICO 1 28 • As células bacterianas possuem uma membrana celular, citoplasma, ribossomos, região nuclear, bem como estruturas externas. • Células eucarióticas são bem maiores e muito mais complexas do que as células procarióticas, sendo as unidades básicas tanto de seres microscópicos como dos macroscópicos (Protista, Fungi, Plantae e Animallia). 29 AUTOATIVIDADE 1 Qual pesquisador demonstrou, pela primeira vez, que os seres vermiformes presentes na carne podre se originavam de ovos depositados por moscas? 2 O desfecho da controvérsia relativa à origem dos seres vivos (teoria da biogênese x teoria da abiogênese) deve-se: a) ( ) A Abbey Lazzaro Spallanzani, que realizou experimentos e mostrou que,aquecendo prolongadamente substâncias orgânicas acondicionadas em recipientes fechados e providos de válvula de escape, não ocorria o desenvolvimento de microrganismos. b) ( ) Aos experimentos de Louis Pasteur com os seus balões do tipo “pescoço de cisne”. c) ( ) À descoberta da “força vital”, por John T. Needhan. d) ( ) Aos experimentos de Francesco Redi, que mostraram que, ao se colocar pedaços de carne pura em frascos, deixando alguns abertos e outros fechados com gaze, observa-se a presença de larvas, ovos e moscas após alguns dias, somente nos frascos abertos. e) ( ) À descoberta do microscópio. FONTE: Disponível em: <http://www.cnsg-pi.com.br/simulado/provas/ano1_3_3_07.pdf>. Acesso em: 27 nov. 2010. 3 Relacione os itens, utilizando o seguinte código: I- Antony van Leeuwenhoek. II- Robert Hooke. III- Theodor Schwann. ( ) Quem foi um dos formuladores da Teoria Celular? ( ) Quem introduziu o termo célula na Biologia? ( ) A quem se atribuiu a descoberta do mundo microscópico? 30 4 A chamada “estrutura procariótica”, apresentada pelas bactérias, indica-nos que esses seres vivos são: a) ( ) Destituídos de membrana plasmática. b) ( ) Formadores de minúsculos esporos. c) ( ) Dotados de organelas membranosas. d) ( ) Constituídos por parasitas obrigatórios. e) ( ) Desprovidos de membrana nuclear. FONTE: Disponível em: <http://www.scribd.com/doc/4034329/Biologia-PPT-Maxi-Reino- Monera>. Acesso em: 27 nov. 2010. 6 Pela leitura que você fez do texto “Evolução dos Procariontes em Eucariontes”, pôde-se notar que é uma proposta pela qual as células eucarióticas têm evoluído. Retorne ao texto e procure destacar as diferenças entre as duas hipóteses apresentadas no texto. 7 Microbiologia é: a) ( ) A ciência que estuda os seres vivos e as leis gerais que os governam. b) ( ) A denominação comum a organismos microscópicos. c) ( ) A associação entre raízes de uma planta. d) ( ) O ramo da Biologia que estuda os microrganismos, incluindo eucariontes unicelulares e procariontes, como as bactérias, protozoários, fungos e vírus. 8 A respeito dos microrganismos, classifique as seguintes sentenças em V (verdadeiras) ou F (falsas): ( ) São muito pequenos, visualizados somente com o auxílio de um microscópio. ( ) Muitos são utilizados em benefício da natureza e do homem. ( ) São seres que podem viver isolados ou em colônias. ( ) Todos são inofensivos ao homem. ( ) Eles podem se reproduzir por divisão mitótica. 5 O que são endósporos bacterianos? 31 TÓPICO 2 PRINCIPAIS GRUPOS DE MICRORGANISMOS UNIDADE 1 1 INTRODUÇÃO Sabemos que há uma enorme diversidade de formas de organismos vivos. Essas formas de vida possuem uma dinâmica muito grande e estão sujeitas a contínuas alterações evolutivas, resultado de sucessivas mutações e seleção natural nos ambientes em constante transformação. De todos os organismos biológicos que conhecemos, os microrganismos estão entre os mais antigos. Consequentemente, eles tiveram muito mais tempo de evolução. Neste tópico, iremos conhecer os principais grupos de microrganismos, bem como as suas sistematizações e taxonomia. 2 TAXONOMIA Podemos dizer que a Microbiologia se encarrega de estudar os organismos microscópicos. Esses organismos possuem em comum somente o tamanho, porém muitos são unicelulares, sendo que alguns possuem a capacidade de viverem associados, formando colônias ou estruturas pluricelulares, como as algas e os fungos. Antes de a genética molecular possuir todo o desenvolvimento que possui hoje, os organismos eram classificados segundo os seus caracteres morfológicos, a sua fisiologia e também pelo seu comportamento. Dessa forma, podiam-se obter informações sobre o grau de evolução do organismo que se queria classificar. Com isso, houve classificações do tipo filogenético, que analisavam as relações evolutivas dos organismos vivos. Ocorreram muitas falhas de classificação nos estudos dos seres unicelulares e, com o desenvolvimento de novas técnicas de classificações, as antigas foram sendo substituídas. Para Roitman, Travassos e Azevedo (1991, p. 107), “[...] a ciência que tem como objetivo tentar ordenar o caos aparente da diversidade biológica é a taxonomia”. Segundo os mesmos autores, é muito comum a utilização da palavra sistemática como um sinônimo de taxonomia, porém ela está mais voltada para a parte de classificação e pode também significar a ordenação de outras entidades fora do âmbito da taxonomia. Para Black (2002, p. 208), “[...] a taxonomia é a ciência da classificação. Ela fornece uma base ordenada para a denominação dos organismos em uma categoria,ou táxon”. UNIDADE 1 | MICROBIOLOGIA – FUNDAMENTOS 32 UNI Caro acadêmico! É importante saber a diferença entre Taxonomia e Sistemática. Pois bem, Taxonomia é o ramo da Biologia que se ocupa da classificação dos seres vivos e da nomenclatura dos grupos formados. Sistemática inclui a taxonomia e a biologia evolutiva. É uma ciência que utiliza todos os conhecimentos dos seres vivos para entender as suas relações de parentesco e sua história evolutiva, desenvolvendo, assim, um sistema de classificação. Com a publicação do livro Systema Naturae (Sistema Natural) pelo sueco Karl von Lineu, em 1735, durante muitos anos só se tinha o conhecimento de dois reinos na sistemática: o vegetal e o animal. Em 1866, o evolucionista alemão Ernst Haeckel propôs um terceiro reino: Protistas, constituído por microrganismos. Mais tarde, Haeckel observou que alguns desses microrganismos não possuíam núcleo e acabou denominando-os Monera. Na década de 60, as bactérias foram reconhecidas por Herbert F. Copeland como pertencentes ao reino Monera, independente dos Protistas. Os Fungos foram os últimos organismos a receberem um reino e coube a Robert H. Whittaker o mérito de criá-lo. Em 1969, resolveu-se aceitar a proposta de Copeland e se propôs uma classificação geral dos seres vivos que continha cinco reinos: Monera (bactérias), Protistas (protozoários), Fungi (fungos), Animallia (animais) e Plantae (vegetais). Passados alguns anos, já na década de 80, Lynn Margulis e Karlene Schwartz reconhecem os cinco reinos propostos por Whittaker, mas resolvem estudar mais a fundo o reino Protista, para melhor caracterizá-lo com propostas de fazer algumas modificações. A proposta era a de conservar o número de reinos e incluir as algas dentro do antigo grupo Protista. Este novo reino foi denominado Protoctista. Boa parte da literatura científica ainda utiliza a denominação Protista. Portanto, a nova classificação de cinco reinos consiste em Procariota (Moneras – bactérias), Protoctista ou Protista (algas, protozoários etc.), Fungi (liquens e fungos), Animallia (animais vertebrados e invertebrados) e Plantae (musgos (briófitas), samambaias (pteridófitas), coníferas (gimnospermas) e plantas com flor (angiospermas)). FONTE: Disponível em: <http://www.scrib.com/doc/35499457/A-DIVERSIDADE-BIOLOGICA>. Acesso em: 27 nov. 2010. TÓPICO 2 | PRINCIPAIS GRUPOS DE MICRORGANISMOS 33 FIGURA 17 – CLASSIFICAÇÃO DOS SERES VIVOS EM REINOS PROPOSTA POR LINEU EM 1735 E HAECKEL EM 1866 FONTE: Disponível em: <http://maisbiogeologia.blogspot.com/2009/01/sistemtica-dos-seres- vivos.html>. Acesso em: 25 set. 2010. FIGURA 18 – CLASSIFICAÇÃO DOS SERES VIVOS EM REINOS PROPOSTA POR COPELAND EM 1960 E WHITTAKER EM 1969 Cordados Artrópodes Eq uin od erm es Anelídeos MoluscosPlatelmintes Nematelmintes Ce len ter ad os Esp ong iári os Plantas vasculares Algas Fungos Bactérias FlageladosBolores Ciliados Musgos e liquenos PLANTAE ANIMALIA Dois reinos - Aristóteles a Lineu PLANTAE PROTISTA ANIMALIA Plantas vasculares Musgos Algas Es po ng iár ios Ce len ter ad os Moluscos Anelídeos Artrópodes Cordados Eq uin od erm es Bactérias Fungos Bolores Sarcodinas Três reinos - Haeckel ? Tr ac he op hy ta Br yo ph yt a C ha ro ph yt a Rh od olo ph ya C ho ro ph yt a Ch ry so ph yta Ph ae op hy ta O pi st ho ko nt a Zy go m yc ot a As co m yc ot a Ba sid io m yc ot a Fu ng ili C rid os po rid i M yc om ico ta Pr ot op la st a Zo om as tig in a Ci lip ho ra Po ríf er a C el en te ra ta Ec hi no de rm at a Ch ae to gn at ha C ho rd at a Ar th ro po da M oll us ca Te nt ac ula ta As ch elm int he s Ne m er tea M es oz oa Pl at yh elm int he s An ne lid a Sa rc od in a Ac ra sia e In op hy ta Py rro ph yt a Eu gle no ph yta O om yc ot a Archezoa Tracheophyta Rh od op hy ta Ch lor op hy ta Ph ae op hy ta D om yc ot a C hy tri di om yc ot a Eu gl en op hy ta C hr ys op hy ta Py rro ph yt a As co m yc ot a Ba sid io m yc ot a M yx om yc ot a Ac ra sio m yc ot a La by rin th ulo m yc ot a Hy ph oc hy trid iom yc ot a Pl as m od iop ho ro m yc ot a Cn ido sp or idi a Zo om as tig ina Sp or oz oa Sa rco din a Cil iop ho ra Bacteria Cyanophyta Pl at yh el m in th es Po rife raCo ele nte rat a Ec hin od er m at a Ch ae tog na tha Mo llus ca As ch el im nt he s Ar thr op od a Ch ord ata An ne lida Te nt ac ul at a M es oz oa Zy go m yc ot a Ch ar op hy ta Bryophyta PLANTAE PLANTAEANIMALIA ANIMALIA PROTISTA PROTISTA MONERA MONERA Quatro reinos - Copeland Cinco reinos - Whittaker FONTE: Disponível em: <http://maisbiogeologia.blogspot.com/2009/01/sistemtica-dos-seres- vivos.html>. Acesso em: 25 set. 2010. UNIDADE 1 | MICROBIOLOGIA – FUNDAMENTOS 34 IMPORTANT E Encontramos diferentes modos de escrever o nome desse notável cientista: • Carl von Linné • Karl von Lineu • Carolus Linnaeus Mas, para este Caderno, adotamos a segunda maneira, a mais popular, Karl von Lineu. Atualmente existem duas formas de classificação que seguem propostas diferentes: a classificação de Lynn Margulis (Quadro 1) e a classificação de Woese (Figura 19). QUADRO 1– SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO DE MARGULIS Domínios ou Super-reinos Reinos Sub-reinos Prokarya (Procariontes) Monera (Bactéria) Archea (Arqueobactérias)Eubacteria (Eubactérias) Eukarya (Eucariontes) Protoctista (Protista) Fungi (Fungos) Plantae (Plantas) Animallia (Animais) FONTE: Disponível em: <http://portfbio-chinita.webnode.com/products/sistematica-dos-seres- vivos/>. Acesso em: 25 set. 2010. Portanto, os microrganismos estariam colocados entre os três reinos: Moneras (bactérias), Protoctistas (protozoários e algas microscópicas) e Fungi (os fungos microscópicos). Até fins da década de 70, o Reino era considerado a categoria sistemática que mais incluía. Porém, o sequenciamento de moléculas universais – RNAr – levou Carl Woese e colaboradores à construção de uma árvore filogenética única, na qual há uma diferenciação de três linhagens evolutivas principais (Figura 19). TÓPICO 2 | PRINCIPAIS GRUPOS DE MICRORGANISMOS 35 FIGURA 19 – ESTRUTURA FILOGENÉTICA MAIS PROFUNDA DA DIVERSIDADE BIOLÓGICA OBTIDA POR WOESE A PARTIR DO SEQUENCIAMENTO DO RNAR FONTE: Disponível em: <https://eltamiz.com/elcedazo/wp-content/uploads/2013/05/Arbol- filogenetico.png> Acesso em: 22 mar. 2018. Na Figura 19, podemos observar três grupos monofiléticos bem distintos, que correspondem aos domínios Bacteria, Archaea e Eucarya. A proposta de Woese foi agrupar em uma nova categoria, denominada domínio, cada uma das linhagens ou grupos monofiléticos, denominando-os: Archaea (evolutivamente seriam os microrganismos mais antigos (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 1997a). Estão incluídos aqui os organismos Procarióticos com capacidade de sobreviverem em condições muito extremas, tais como, viver em locais de altas temperaturas ou em ambientes altamente salinos), Bacteria (evolutivamente estão incluídas aqui as bactérias mais modernas que do domínio anterior), e Eucarya (aqui estão incluídos todos os seres formados por células eucarióticas). Essa troca ressalta muito bem as diferenças que até então estavam escondidas entre organismos procariontes. Para Pelczar, Chan e Krieg (1997a, p. 59), “Woese propôs que arqueobactérias, eubactérias e eucariotos representam os três reinos primários da vida, um conceito que está ganhando adeptos entre os cientistas”. Não importa qual seja o sistema de classificação adotado, o que importa é ter conhecimento das principais categorias de organismos vivos e das suas características, que levam a sua inserção em um ou outro reino. A classificação nada mais é do que um arranjo ordenado dos organismos com caracteres semelhantes para separar daqueles com caracteres diferentes em grupos chamados de taxa - singular de táxon. Aquifex Thermotoga
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