aula 1 microbiologia e imunologia (estácio)

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Disciplina: Microbiologia e Imunologia
Aula 1: Introdução à Microbiologia
Apresentação
A microbiologia é a ciência que estuda os seres vivos de dimensões da ordem de micrômetros, incluindo bactérias, algas e alguns vírus. Eles estão presentes no homem, nos animais e em todos os locais do planeta, alguns cujo acesso é impossível para o ser humano. Cada vez mais o conhecimento sobre seu metabolismo nos permite, por exemplo, minimizar desastres ecológicos na biorremediação.
 
Aprender sobre a história da microbiologia é exercitar o raciocínio científico. Desde a invenção das lentes e o aperfeiçoamento dos microscópios, todas as teorias sobre a presença de vida em um mundo invisível ao olho humano são novamente testadas através de importantes cientistas e suas experiências.
 
Hoje estamos avançando rapidamente nos estudos de sequenciamento de genomas e outras ferramentas da biologia molecular. O antigo binômio saúde e doença não contempla mais todas as funções de muitas bactérias e vírus no nosso planeta, nos permitindo explorar muito mais as bases da microbiologia.
Objetivos
· Definir os micro-organismos e as subdivisões da microbiologia;
· Apontar as teorias que dominaram a ciência nos séculos XVIII e XIX;
· Destacar os cientistas que alavancaram a microbiologia médica e o aparecimento da área de genômica da microbiologia.
Os micro-organismos na história do mundo (e do homem)
Se reunirmos todas essas células e vírus, estaremos dentro da área da:
MICROBIOLOGIa
Essa é a ciência que estuda a sua composição. Analisa como vivem e se reproduzem em todos os ambientes do nosso planeta, solos, nas águas doces e marinhas, assim como no nosso corpo, nos animais e nos vegetais.
QUAIS SERIAM AS APLICAÇÕES DESSES ESTUDOS?
Produção de vacinas, melhoria do paladar e durabilidade de frutos na agricultura e na indústria com produtos desses micro-organismos.
A maioria das doenças em animais e plantas é causada por micro-organismos. Conhecê-los profundamente nos auxilia no diagnóstico 2 e prevenção.
Exemplo
Não purificamos mais proteínas de bactérias. Conhecer a função de muitas proteínas nos permite sintetizar uma molécula capaz de ligá-las especificamente a ela, bloqueando o reconhecimento em células de animais. Trata-se da modelagem molecular. Identificar os tipos de micro-organismos no solo é capaz de aumentar a produção agrícola. Há muitos exemplos da importância da microbiologia.
Nem todas as bactérias, no entanto, recebem o nome de seus pesquisadores.
· 1735
Algumas são nomeadas segundo as definições de Carolus Linneaus 3, um naturalista sueco, feitas nessa data. De início, elas são escritas em latim, a língua tradicional da época e que ainda permanece nos nomes científicos.
· 1969
O ecologista Robert Whittaker foi o primeiro a propor a classificação de cinco reinos para as biotas no planeta:
· Animalia;
· Plantae;
· Fungi;
· Protista;
· Monera.
· 1977
Carl Woose e George Fox descobriram um novo domínio: Archaea. Os dois cientistas afirmaram que todos os seres vivos pertencem a um dos três grandes domínios: Archaea, bactéria e Eucarya. Dessa forma, quando estamos classificando um ser vivo, começamos com o nível ou táxon mais abrangente na hierarquia: o domínio. Já sabemos da existência dos três domínios listados anteriormente. Dentro deles, estão os reinos.
Exemplo
Exemplo:
Vamos usar o domínio Eucarya como exemplo. Os reinos incluídos nele são Animalia, Fungi, Plantae etc. Cada reino contém um filo cuja ordem inclui hierarquicamente:
 
· Classe;
· Ordem;
· Família;
· Gênero;
· Espécie (nome específico).
 
Veja que as características apresentadas estarão cada vez mais especificadas e detalhadas até a espécie.
Todos os micro-organismos são denominados pelo sistema binomial. O primeiro nome designa o gênero e é escrito em letra maiúscula. Em seguida, vem a espécie (epíteto específico). Ambos devem estar em itálico; se forem manuscritos, sublinhados. Em um texto científico, quando o nome de um micro-organismo já tiver sido descrito, podemos abreviar seu primeiro nome. Exemplo: E. coli.
· Dominio Eukarya
· 
· Reino Animalia
· 
· Filo Chordata
· 
· Classe Mammalia
· 
· Ordem Certatiodactyka
· 
· Sub ordem Mysticeti
· 
· Família Balaenopteridae
· 
· Gênero Megaptera
· 
· Espécie Megaptera novaeangliae
A microrrevolução científica
Agora você pode imaginar como a invenção do microscópio mudou completamente a maneira de o homem ver o mundo?
Antes invisíveis - e, por isso mesmo, desconhecidas -, as bactérias acabaram provocando uma revolução no pensamento científico. Isso porque, durante séculos, foram muitas as explicações para o aparecimento de doenças e grandes epidemias, como, por exemplo, a peste negra 4.
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Bactéria Yersinia Pestis | Fonte: Wikipedia
Hoje sabemos que a peste negra é causada pela bactéria Yersinia pestis, presente nas pulgas dos ratos.
Vamos ver como foi essa microrevolução?
 
Na época medieval as lentes de aumento já eram amplamente utilizadas. Conta a história que os romanos já usavam em 721 a.C. uma lente biconvexa chamada lente de Layard para aumentar objetos 5.

Fonte: Vice
O seu uso foi cada vez mais aperfeiçoado até 1591, quando surgiu o primeiro modelo de microscópio inventando pelos holandeses Hans e Zacharias Janssen, pai e filho que eram fabricantes de lentes. Ele era formado por um cilindro de metal com um sistema de duas lentes: aumentava o tamanho dos objetos, que eram descritos em detalhes, embora nenhum registro científico importante tenha surgido até essa época.
 
A percepção de um mundo invisível aos nossos olhos teve início em 1674 por iniciativa do holandês Anton van Leeuwenhoek. Comerciante de tecidos muito criterioso em relação à qualidade de suas peças, ele desejava analisar infusões de pimenta. Leeuwenhoek fabricou mais de 400 lentes. A partir daí, decidiu fabricar o próprio microscópio, com uma única lente, mas tão bom que permitisse uma percepção visual até 300 vezes maior. Com seus estudos, ele afirmou existir um mundo dentro de uma gota d´água, com vários seres em movimentos: os animálculos.
 As primeiras células foram descritas por Robert Hooke, filósofo naturalista inglês. Ele foi o responsável pelas traduções dos trabalhos de Leeuwenhoek para a academia de ciências.
Mais elaborado, seu microscópio era formado por um sistema de duas lentes. Após esses estudos, ele publicou em 1664 o livro "Micrografia, ou algumas descrições fisiológicas de pequenos corpos, feitas com lentes de aumento, com observações e investigações sobre os mesmos". Suas imagens são impressionantes, ricas em detalhes.
Microscópio utilizado por Robert Hooke e desenho de uma pulga a partir de suas observações. | Fonte: Adaptado de Hooke (1664, p. 210-211)
A descoberta mais importante de Hooke, com certeza, veio das suas observações com cortiças que ele preparava em finas camadas.
Com o microscópio, ele as descreveu como se fossem favos de uma colmeia, uma estrutura repleta de alvéolos vazios. Na verdade, a cortiça é um tecido de revestimento formado por estruturas já mortas.
Ele denominou cada alvéolo de cell (em inglês), ou cela. Dizemos que foi o primeiro registro de uma célula vista no microscópio.
Apesar dessas descrições, as funções dos micro-organismos e o que eles faziam no planeta ficaram adormecidas por muitos anos. No entanto, na segunda metade do século XIX, algumas questões sobre a geração espontânea e a natureza das doenças infecciosas deram um novo impulso à microbiologia.
Na época, muitos cientistas e filósofos acreditavam que algumas formas de vida poderiam surgir espontaneamente da matéria morta e do solo úmido com estrume de vacas. Por outro lado, alguns cientistas, como Leeuwenhoek e o italiano Francesco Redi, já excluíam essa possibilidade.
 1668
Redi divulgou um estudo no qual afirmava ser impossível surgir vida a partir de matéria inanimada.
Sua experiência ficou famosa.
Vamos conhecer?
Experiência de Redi 6
Vidros com carne
.
· Separou seis frascos, colocando em cada um vários pedaços de carne de boi e de peixe.
· Com uma gaze fina, cobriu três frascos, deixandoo restante aberto, e ficou observando o que ocorria com o passar das horas.
· O cientista percebeu que os frascos com gaze mantinham os pedaços de carne frescos, ou melhor, sem nenhuma larva sobre as carnes, mas os frascos descobertos começaram a apresentar larvas.
Se a teoria da abiogênese afirmava que vidas poderiam surgir espontaneamente de matérias, por que então não surgiram larvas nos dois frascos? Sabe onde as larvas apareceram?
Nas gazes, onde havia depósitos de ovos e larvas.
Mesmo assim, a teoria da geração espontânea continuou forte. Anos depois, o inglês John Needham afirmou que, depois de aquecer um caldo nutriente (como um caldo de galinha ou de milho) e deixá-lo esfriar, logo surgiam micro-organismos espontaneamente. Se deixarmos qualquer frasco com o mínimo de nutrientes em contato com o ar, sabemos que os micro-organismos do ar se depositam e contaminam. Óbvio? Nem tanto. Já pensou nas condições de estudo na época? Nos instrumentos que eles tinham à disposição? Quando os defensores da geração espontânea eram questionados sobre o fato de os frascos fechados não terem bichos, eles argumentavam que, nesses frascos fechados, não existia a mesma quantidade de força vital que havia nos abertos. Por isso, nada cresceria. O que eles chamavam de força vital é oxigênio.
Pasteur, um divisor de águas no estudo da microbiologia
Ao entrar na discussão sobre geração espontânea, Louis Pasteur 7 , cientista já renomado na época, mudou os rumos dela completamente. Você vai entender que a sua experiência foi tão bem planejada que todos à época a aceitaram.
Experiência com frasco em forma de pescoço de cisne
· Transferiu caldos nutritivos em dois frascos e os aqueceu até a ebulição>> Pensava assim que todos os micro-organismos presentes no caldo estariam mortos pelo calor.
· Deformou o gargalo de um dos frascos, que ficou alongado e curvo como um S 8.
· Deixou os dois frascos (o da forma de gargalo em S e o outro com gargalo normal) em repouso para tentar observar neles algum vestígio de contaminação.
· Enquanto o frasco com gargalo de cisne mantinha o caldo com aspecto límpido, o outro frasco, aquele da abertura com acesso mais fácil ao ambiente, já apresentava sinais de contaminação com seu caldo opaco.
· Para provar que os micro-organismos do ambiente eram os responsáveis por essa contaminação, ele quebrou a ponta do frasco em forma de pescoço de cisne e também observou que, depois de algum tempo, ele ficava contaminado como o outro frasco.
Ficou difícil manter a teoria da geração espontânea depois de uma experiência controlada como essa, não é?
Pasteur conseguiu demonstrar a presença de micro-organismos no ambiente como o fator responsável pela vida no caldo, provando que nada poderia surgir espontaneamente. A teoria da abiogênese foi finalmente derrubada.
Saiba mais
A vida profissional de Louis Pasteur foi repleta de descobertas e inovações. Ele identificou a fermentação de leveduras em cervejas e vinhos, padronizou o método de esterilização chamado pasteurização e descobriu vacinas. Entre 1880 e 1890, ele produziu as vacinas contra antraz, cólera e raiva.
A Teoria dos Germes: como curar inoculando
Médico alemão Robert Koch, dedicou a sua vida para identificar a presença de micro-organismos no sangue e correlaciona-los com a manifestação da doença.
Para Kock, muitas vezes permanecia a dúvida:
Estaria ele observando no microscópio realmente o responsável por aquela doença?
Por isso, o médico programou uma série de experiências que resultaram na Teoria dos Germes e nos Postulados de Koch, que, em 1874, utilizavam a bactéria antraz.
Teoria dos Germes
Inoculava em um camundongo sadio o sangue de um animal doente e observava se esse animal desenvolvia os mesmos sintomas do outro animal. Ele repetiria o experimento com vários animais.
Havia um detalhe, no entanto, que fazia toda a diferença: nessa época, Koch já utilizava meios de crescimento em placa para observar o crescimento de colônias microbianas.
Ele coletava o sangue desses animais e os colocava nos chamados meios seletivos, ou seja, meios que contêm substâncias que permitem o crescimento do organismo da doença, mas não de outros que podem estar presentes.
Seus trabalhos provocaram uma evolução tão grande na área porque Koch foi capaz de identificar o Mycobacterium tuberculosis, que provoca a tuberculose, e o Vibrio cholerae (cólera), entre outros micro-organismos. A sua Teoria do Germe deu origem à microbiologia médica pela enorme importância dos seus resultados.
Apesar de os postulados de Koch serem considerados extremamente valiosos, hoje sabemos que existem micro-organismos que não crescem em culturas de laboratório e que podemos ter o modelo animal da doença humana. No entanto, felizmente houve avanços em novas técnicas de identificação molecular, o que auxiliou muito nessas descobertas.
DNA e nanotecnologia: a microbiologia do (já presente) futuro
A partir do século XX, houve o surgimento da microbiologia ambiental e industrial com suas bactérias fixadoras de nitrogênio no solo (Azotobacter) e os lactobacilos nos alimentos probióticos.
Após 300 anos de estudo, a microbiologia nos fornece inúmeras ferramentas para que possamos controlar epidemias e o próprio planeta. Exemplos temos muitos: desde a biorremediação, que é o uso de bactérias para recuperar águas contaminadas por petróleo e solos com herbicidas, até a alça microbiana. A teoria sobre a alça foi descoberta há poucas décadas: as bactérias nos sedimentos marinhos promovem o fluxo de carbono para as cadeias tróficas superiores. Dessa forma, elas mantêm a química do planeta. Fantástico, não acha?
Atividade
1) (Unirio - RJ) Lineu, em 1735, publicou um trabalho no qual apresentava um plano para classificação de seres vivos. Nele, estavam propostos o emprego de palavras latinas e o uso de categorias de classificação hierarquizadas. Deve-se também a Lineu a regra de nomenclatura binominal para identificar cada organismo. Nessa regra, entre outras recomendações, fica estabelecido que devemos escrever:
a) em primeiro lugar o gênero, depois a família.
b) em primeiro lugar o gênero, depois a espécie.
c) em primeiro lugar a espécie, depois o gênero.
d) em primeiro lugar a espécie, depois o filo.
e) em qualquer sequência, gênero e filo.
2) Apesar da visualização dos animáculos e das experiências de cientistas como Redi, muitos pesquisadores na época acreditavam que micro-organismos poderiam surgir de material não vivo. Um deles é Needham, considerado um defensor da geração espontânea. Ele provou que, em caldos fervidos (e, portanto, estéreis), cresciam micro-organismos. Explique qual foi o erro da sua experiência que o fez acreditar que micro-organismos cresceriam de caldos nutritivos fervidos?
3) Depois de vários testes, Louis Pasteur pôde finalmente comprovar que não existiam formas de vida pequenas a partir de matérias não vivas. Explique qual foi a parte da experiência de Pasteur que, comparada a outros cientistas, excluiu a ideia de geração espontânea?