Fundamentos da Microbiologia atual

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Fundamentos da Microbiologia
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Trabalhos
Relatórios 
AV1 e AV2
AV3
20% da Nota 
Afinal, o que é Microbiologia?
Qual é a importância no seu curso?
Quais são as áreas de abrangência?
MICROBIOLOGIA
 Pequeno
 Vida
 Ciência
A MICROBIOLOGIA É CONSIDERADA COMO A ÁREA DA CIÊNCIA QUE DEDICA-SE AO ESTUDO DOS MICRO-ORGANISMOS, PORTANTO, QUE SOMENTE PODEM SER VISUALIZADOS AO MICROSCÓPIO.
Organismos vivos ou agentes que na maioria dos casos não são visualizados a olho nu.
Protozoários, Algas, Bactérias, Fungos e Vírus
Micro-organismo?
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 
DISTRIBUIÇÃO DOS ORGANISMOS NO MUNDO.
Os microrganismos são o grupo de organismos mais amplamente distribuído na Terra.
São responsáveis por alterações nas condições atmosféricas do planeta e pelo surgimento de outras formas de vida mais complexas.
MICRO-ORGANISMO
Staphylococcus
Escherichia coli
Vibrio spp.
Entereococcus
Pseudomonas
Candida
Cerca de metade da biomassa do planeta é constituída por microrganismos, sendo os 50% restantes distribuídos entre plantas (35%) e animais (15%).
 Importante para sobrevivência dos seres humanos, plantas e animais
 Infecções primárias e secundárias
 Reciclagem de resíduos
 Produção de antibióticos, vitaminas, outras substâncias
 Industria de alimentos e combustíveis 
Engenharia genética, etc...
 Classificação.
 Estrutura.
 Reprodução.
 Hereditariedade.
 Atividades bioquímicas.
 Nutrição.
 Atividades e relações entre si e com outros seres vivos.
 Habilidade em causar mudanças físicas e químicas no ambiente.
O que se estuda na Microbiologia?
Existem numerosos aspectos no estudo da Microbiologia, que são divididos em duas áreas principais: 
a microbiologia básica e 
a microbiologia aplicada.
 O que estuda a Microbiologia?
Microbiologia básica:
O que estuda a Microbiologia?
Morfologia 
Fisiologia 
Reprodução 
Genética 
Interação com outros seres e o meio ambiente 
Microbiologia aplicada:
Medicina 
Alimentos e laticínios
Agricultura 
Ambiente 
 TEORIA CELULAR
SÉC.XVII (1665) - Robert Hooke descreve a célula como pequenas cavidades em um pedaço de cortiça.
SÉC.XIX (1831) - a descoberta do núcleo por Robert Brown.
SÉC.XIX (1839) TEORIA CELULAR - Schleiden e Schwann todos os organismos são constituídos por uma ou mais células. (exceto vírus).
Todas as coisas vivas são compostas por células
Van Leeuwenhoek
Escreveu uma séries de cartas para a Sociedade Real de Londres.
Animáculos
Água da chuva
Fezes
Raspado de dentes
 Com a aceitação da teoria celular, os investigadores especularam sobre a substância dentro da célula...
Protoplasma
Prôtos: primeiro; Plásma: substância formada.
O protoplasma é uma mistura complexa e gelatinosa de água e proteínas, lipídios e ácidos nucléicos. Ele é envolvido por uma membrana flexível e algumas vezes por uma parede celular rígida.
Sofre consequências (crescimento, divisão etc.). O protoplasma reage aos excitantes mecânicos, físicos e químicos; pode emitir pseudópodes e sofre atrações e repulsões.
Idade de Ouro da Microbiologia 
Fermentação e Pasteurização
Porque o vinho e a cerveja Azedam? 
Leveduras  açucares  álcool 
(ausência do ar) 
 álcool  vinagre
(presença do ar) 
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Teoria do germes nos procedimentos médicos .
Joseph Lister
(1860)
Falta de assepsia por parte dos médicos 
Transmissão de doenças 
Desinfetantes não eram utilizados 
Fenol era utilizado para tratar feridas 
Diminuição das infecções 
Teoria microbiana das doenças
Robert Koch (1843-1910): 
Descobriu a etiologia do Antraz.
 Fez o primeiro isolamento bacteriano
 Descobriu e isolou o bacilo causador da tuberculose
 Desenvolveu o primeiro tratamento contra a tuberculose
Revolucionou a medicina para diagnóstico e tratamento de doenças e aumentou a expectativa de vida em décadas.
Teoria microbiana das doenças
POSTULADOS DE KOCH
 Os micro-organismos devem estar presentes em todos os casos de doenças.
 Os micro-organismos devem ser isolados em cultura pura no laboratório.
 Os mesmos sintomas devem surgir se o micro-organismo for inoculado em um hospedeiro saudável e susceptível.
 O mesmo micro-organismo deve ser re-isolado do hospedeiro inoculado.
Nascimento da terapia antimicrobiana
1889 – Termo “ Antibiose”;
1942 – O nome Antibiótico foi utilizado; 
A história se divide em três grandes eras
1619 – Era dos Alcalóides (extrato de chiconha),
1909 – Era dos compostos sintéticos(salvarsan e arsênico);
1936 – Era Moderna dos antibióticos.
Histórico dos antimicrobianos
ORGANISMOS UNICELULARES E MULTICELULARES
Em formas de vida superior, como as plantas e os animais, estas células estão arranjadas em estruturas chamadas de tecidos ou órgãos, com funções específicas.
 - Todos os organismos, unicelulares ou multicelulares, apresentam as seguintes características:
Reprodução.
Utilização de alimento como fonte de energia.
Síntese de substância e outras estruturas celulares.
Excreção de substâncias.
Resposta a alterações ambientais.
Mutações.
 TAXONOMIA BACTERIANA
Definição:
A ciência taxonomia inclui classificação, nomenclatura e identificação.
O táxon básico é a espécie (que é uma coleção de cepas com características similares). 
Em microbiologia é utilizado o termo cepa (uma cepa é formada por descendentes de uma mesma colônia de uma cultura pura).
CLASSIFICAÇÃO DOS ORGANISMOS VIVOS
Há cerca de 10 milhões de espécies de organismos vivos no mundo, incluindo milhares de espécies microbianas
A sistemática é a ciência dedicada a inventariar e descrever a biodiversidade e compreender as relações filogenéticas entre os organismos.
Taxonomia: do grego tassein = "para classificar" e nomos = lei. È a ciência de administrar a descoberta, descrição e classificação das espécies e grupo de espécies, com suas normas e princípios
Filogenia: relações evolutivas entre os organismos
Classificação definitiva: métodos fenotípicos e genotípicos
Escherichia coli
Domínio Eubacteria
Filo - Proteobacteria
Ordem - Enterobacteriales
Família - Enterobacteriaceae
Gênero - Escherichia
Espécie - coli
Esquema da hierarquia da classificação científica dos seres vivos
Esquema de Carl Woese para os três domínios
com alguns membros representantes
Eubactéria 
São bactérias primitivas, sendo que existem apenas cerca de vinte espécies.
DIFERENÇAS ENTRE OS DOMÍNIOS BACTÉRIA E ARCHAEA
 As diferenças fundamentais entre os dois grupos de procariotos são: 
1.Quanto a composição da parede celular 
  Bactéria: peptídeo-glicano; 
  Archaea: constituída de proteínas ou polissacarídeo.
 
 2. Quanto à estrutura química dos fosfolipídeos da membrana citoplasmática 
  Bactéria: ácidos graxos de cadeia longa 
  Archaea: contém álcoois de cadeia longa ramificada (fitanóis). 
 3. Quanto à síntese protéica 
  Bactéria: o aminoácido usado para iniciar a cadeia protéica é sempre o N-formilmetionina; 
  Archaea: o aminoácido é a metionina. 
Carl Linnaeus - até a metade do século XVIII todos os organismos vivos eram divididos em apenas 2 Reinos (Plantae e Animalia).
Carl Linnaeus foi o responsável pelo sistema de nomenclatura de espécies conhecido como sistema binominal utilizado até hoje. 
De acordo com o sistema binomial todas as espécies são escritas com 2 palavras e são grafadas em itálico: 
Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Homo sapiens 
REINOS – PLANTAE E ANIMALIA
Ernst Haeckel
 Árvore da vida (contemporâneo de Darwin)
1866 - Primeiro a usar o termo "protista" onde ele incluiu as bactérias.
HAECKEL
Primeiro a descrever as relações entre os seres vivos usando árvore da vida
Definiu 3 reinos:
 Plantas
 Animais
UM TERCEIRO REINO PARA OS MICRORGANISMOS
 Protista.Postulou ainda uma origem comum para todos os seres concordando este postulado com as evidências moleculares recentemente descobertas.
 OS AVANÇOS MICROSCOPIA ELETRÔNICA (1940) 
Expôs muito mais a estrutura celular interna do que era possível com os microscópios óticos. 
Célula procariótica 
Célula eucariótica 
Esquema de Whittaker na classificação dos organismos vivos e suas inclusões nos reinos, baseado em níveis nutricionais (1969) .
TEORIA ENDOSSIMBIÔNTICA
A célula eucariótica veio da invasão de uma célula procariótica as eubactérias.
 Acredita-se que em algum estágio da evolução uma eubactéria invadiu uma célula eucariótica e ao invés de prejudicá-la, desenvolveu a capacidade respiratória e fotossintética – Mitocôndrias e Cloroplastos.
Métodos fenotípicos
Morfologia
Coco : De forma esférica ou subesférica (do gênero Staphylococcus) 
Bacilo ou Bastonete : Em forma de bastonete (do gênero Bacillus) 
Vibrião : Em forma de vírgula (do gênero Vibrio) 
Espiroqueta : Em forma de espiral (do gênero Treponema e Leptospira)
Bacilos ou Bastonetes
Cocos
Vibrios
Espiroqueta
Propriedades tintoriais
Gram-positivas
Gram-negativas
Bacilos álcool ácido resistentes - BAAR
Não se coram pelo Gram
Gram-positivas
Gram-negativas
BAAR
 Exigências nutricionais
Autotróficas x Heterotróficas
A maioria das espécies bacterianas de interesse médico apresentam nutrição heterotrófica, ou seja, tanto a fonte de energia quanto a de átomos são moléculas orgânicas que a bactéria ingere como alimento. 
	
 Tipagem enzimática: enzimas do metabolismo
 Enzimas respiratórias 
Pesquisa da Catalase
Metabolismo glicídico
	A maioria das bactérias utiliza os hidratos de carbono hidrolizando-os até à formação de ácidos com consequente alteração do pH do meio. Em alguns casos essa hidrólise conduz à formação de gases. 
Aminoácidos para identificar Vibrio spp.
Pesquisa de coagulase : a presença desta enzima indica patogenicidade; na presença de plasma, os produtores de coagulase (como o Staphylococcus aureus) vão desencadear os mecanismos da coagulação. 
Pesquisa de enzimas hidrolíticas: esta prova tem a sua principal aplicação na caracterização de espécies do género Streptococcus, alguns dos quais elaboram enzimas hemolíticas
 Enzimas extracelulares e toxinas
Sorotipagem
Microrganismos inertes às provas bioquímicas
Microrganismos de cultivo difícil
Fins epidemiológicos
Métodos genotípicos
Tamanho do DNA
Índice Crioscópico 
Índice Citosina-Guanina (C+G)
Hibridização de DNA 
Sondas moleculares: 50-100pb 
Sequenciamento de DNA
Ribotipagem: RNAr 16S
Análise plasmidial
 
Nomenclatura binomial
Atribuição de nomes científicos às espécies.
Formado por duas palavras – o nome do gênero e o restritivo específico (adjetivo que qualifica o gênero)
Ex:
Escherichia coli ou Escherichia coli
 nome homenageia Theodor Escherich, 
 coli: lembra que habita o cólon humano ou intestino grosso.
Staphylococcus aureus ou Staphylococcus aureus
 Staphylo (tipo de agrupamento) + coccus (forma esférica)
 aureus (cor de ouro).
 Staphylococcus sp. X Staphylococcus spp. 
Muito embora a microbiologia seja uma ciência relativamente nova, desenvolvida nos últimos 100 anos, ela é considerada de importância por duas razões principais:
Os microrganismos são os seres vivos ideais para estudo dos fenômenos biológicos e excelentes instrumentos para compreender a biologia molecular das células;
Muitos problemas ou transformações importantes da sociedade humana são consequência da atividade dos microrganismos. 
Microbiologia Ambiental
Ecologia Microbiana => estudo das inter-relações entre os microrganismos e o mundo – como os microrganismos interagem entre si, como eles interagem com o hospedeiro (plantas, animais, homem) e como eles interagem com o mundo inanimado
Proposições que justificariam a ubiquidade microbiana:
 Tamanho reduzido, que permite uma grande capacidade de dispersão;
 Capacidade de transferência horizontal de genes – recombinação genética bacteriana - além da variabilidade genética vertical => alta capacidade adaptativa a variações ambientais. 
 Variabilidade e versatilidade metabólica (devido a sua alta relação superfície/volume), que permite se adaptar e tolerar rapidamente as condições ambientais desfavoráveis; 
Micro-organismos no Ar
A microbiota do ar é transitória e variável. O ar é um portador de matéria particulada (pó, poeira, gotículas) que podem estar carregadas com os microrganismos.
O número e os tipos de microrganismos contaminantes do ar são determinados pelas fontes de contaminação existentes no ambiente (tosses, espirros).
Alguns microrganismos veiculados pelo ar morrem prontamente; outros podem sobreviver por semanas ou meses.
Os micro-organismos de ambiente aquático estão presentes em lagos, rios e oceanos, e podem ocorrer em todos os graus de profundidade, desde regiões superficiais (plâncton) até o fundo dos oceanos (bênticos).
Alguns destes microrganismos são indígenas às coleções naturais de água; outros são micro-organsimos transitórios, que chegaram ao ambiente aquático a partir do ar, do solo ou de processos industriais ou domésticos.
Indicadores de poluição
Micro-organismos na água
Poucos ambientes fornecem tanta variedade de micro-organismos como o solo.
População bacteriana do solo excede a população de todos os outros grupos de microrganismos, tanto em número como em variedade:
Micro-organismos no solo
Impacto dos micro-organismos nas atividades dos seres humanos
Onde encontramos procariotos?
Homem: 1013 células - 1014 procariotos
MICROBIOTA
“FLORA”
ECOSSISTEMA HUMANO
 Número de células do nosso corpo: 10 trilhões.
 Número de células microbianas no nosso corpo: 100 trilhões.
 Número de células microbianas no trato gastrintestinal humano: 1013.
 Biomassa bacteriana no intestino humano: 1,2 kg (40 a 50% do peso fecal)
Nascidos em um ambiente repleto de micróbios, todos os animais tornam-se infectados desde o momento do nascimento e, por toda a vida, tanto o homem como outros seres vivos albergam uma variedade de espécies bacterianas.
A microbiologia como uma carreira
Farmacêutica
Biotecnologia: produtos e processos
Medicina
Química
Alimentícia
Saúde pública
Laboratórios de pesquisa
Universidades
Estudo Independente.
Realizar a leitura do artigo: “A importância dos micro-organismos no meio ambiente.” E reflita a importância as bactérias para o meio ambiente.