Diversidade dos seres vivos e célula procarionte

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Diversidade dos seres vivos e célula procarionte
Profª. Dra. Déborah Praciano de Castro
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ- UECE
FACULDADE DE FILOSOFIA DOM AURELIANO MATOS- FAFIDAM
CURSO: QUÍMICA
DISCIPLINA: BIOLOGIA GERAL
Agrupando organismos
A vontade e a necessidade de organizar o mundo que o rodeia, levou o homem a classificar os seres vivos. 
Primeiras classificações tinham um caráter prático, utilizando critérios de utilidade na vida diária. 
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Agrupando organismos
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Plantas
Comestíveis/ Não comestíveis
Animais
Comestíveis/Não comestíveis.
Animais
Venenosos/Não Venenosos. 
Animais
Perigosos/Não perigosos
Classificação biológica
Grécia Antiga
primeira fase da classificação dos seres vivos começou na Antiguidade, com o filósofo grego (384 - 322 a.C.), autor dos registros escritos mais antigos conhecidos sobre esse assunto e que datam do século 4 a.C. Nessa época, os naturalistas tinham ao seu dispor apenas os Agora é com você: Antes de começarmos nosso estudo, realize a atividade 1 online. 4 Panorama histórico da classificação dos seres vivos e os grandes grupos dentro da proposta atual de classificação 1 seres que conseguiam distinguir a olho nu, pois não havia microscópios e o universo conhecido dos seres vivos era formado apenas pelos seres macroscópicos. Por meio de suas observações, Aristóteles reconheceu características comuns entre certos organismos e concluiu que todos os seres vivos poderiam ser organizados em uma escala ou hierarquia, desde características mais simples até as mais complexas. Reconheceu a dicotomia entre dois grandes grupos: o das plantas, seres que não se movem, e o dos animais, que se movem.
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Classificação 
Animal
Vegetal
Classificação biológica
Grécia Antiga
Ele dedicou atenção especial ao estudo dos animais, publicando o Historia animalium (História dos animais), e descreveu cerca de 500 tipos diferentes de animais que ele chamava de espécie. Agrupava espécies em categorias como Aves e Mamíferos. Foi o primeiro a dividir os animais em vertebrados e invertebrados e já na época considerava baleia e morcego como mamíferos. Propôs os fundamentos para a organização da biologia em morfologia, sistemática, fisiologia, embriologia e etologia
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Classificação biológica
Grécia Antiga
Ele dedicou atenção especial ao estudo dos animais, publicando o Historia animalium (História dos animais), e descreveu cerca de 500 tipos diferentes de animais que ele chamava de espécie. Agrupava espécies em categorias como Aves e Mamíferos. Foi o primeiro a dividir os animais em vertebrados e invertebrados e já na época considerava baleia e morcego como mamíferos. Propôs os fundamentos para a organização da biologia em morfologia, sistemática, fisiologia, embriologia e etologia
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Classificação biológica
Grécia Antiga
Theofrasto
Estudo sobre plantas
filósofo (371 - 287 a.C.), que publicou dois importantes tratados em Botânica: Historia plantarum (História das plantas) e De causis plantarum (Sobre as causas das plantas). Teofrasto classificava os cerca de 500 tipos de plantas conhecidas com base no modo de crescimento (árvores, arbustos, subarbustos e ervas), presença ou não de espinhos e cultivo ou não pelo ser humano. Estudou as ervas medicinais, os tipos de madeira e seus usos.
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Classificação biológica
Idade média
Invenção do Microscópio (Zacharias e Hans Janssen)- Sem finalidades científicas
Mundo microscópico. 
Essa primeira fase de classificação dos seres vivos em plantas e animais estendeu-se até mesmo depois da descoberta do microscópio de luz, quando um novo universo de seres vivos foi desvendado: os seres microscópicos. No entanto, o estudo desses micro-organismos acabou gerando a necessidade de novas classificações.
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Classificação Biológica
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Classificação Biológica
Existência de criaturas pequenas, invisíveis a olho nu especulada há muitos anos. 
Robert Hooke  1665 “Micrographia” 
Estrutura de frutificação de bolores. 
Em seu famoso livro, Micrographia
(1665), o primeiro livro dedicado às observações microscópicas, Hooke ilustrou, entre vários outros temas, as estruturas de
frutificação de bolores. Essa foi a primeira descrição conhecida dos microrganismos. 
Ilustração do microscópio utilizado por Robert Hooke em 1664. As lentes objetivas eram adaptadas na extremidade de um fole ajustável (G), com a iluminação focalizada
no espécime a partir de uma lente separada (1). Detalhe: o desenho de Robert
Hooke de um bolor azulado que ele encontrou degradando uma superfície de
couro; as estruturas arredondadas contêm os esporos do bolor. 
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Classificação Biológica
Antoni van Leeuenhoek (1676) 
Visualização de bactérias em infusões aquosas de pimenta.
“Pequenos animálculos”
Após a confirmação pelo enviado, a Sociedade resolveu publicar, em 1676, os animálculos de Leeuwenhoek para serem vistos pelo mundo todo. Hoje se sabe que entre os organismos descritos por Leeuwenhoek havia tanto bactérias como unicelulares eucariontes, referidos na época como animálculos, pois podiam se movimentar, ou infusoria, pois encontravam-se somente em meios líquidos. Em pouco tempo, milhares de cientistas e microscopistas amadores passaram a observar amostras em seus microscópios à procura desses intrigantes micro-organismos, o que levou à descrição de enorme variedade deles. Com a descrição de diversos tipos de micro-organismos e o aumento dos conhecimentos sobre os seres macroscópicos, surge o problema de como classificar a diversidade de espécies que estava sendo desvendada. 
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Classificação Biológica
Como classificar a diversidade de espécies que estava sendo desvendada? 
Após a confirmação pelo enviado, a Sociedade resolveu publicar, em 1676, os animálculos de Leeuwenhoek para serem vistos pelo mundo todo. Hoje se sabe que entre os organismos descritos por Leeuwenhoek havia tanto bactérias como unicelulares eucariontes, referidos na época como animálculos, pois podiam se movimentar, ou infusoria, pois encontravam-se somente em meios líquidos. Em pouco tempo, milhares de cientistas e microscopistas amadores passaram a observar amostras em seus microscópios à procura desses intrigantes micro-organismos, o que levou à descrição de enorme variedade deles. Com a descrição de diversos tipos de micro-organismos e o aumento dos conhecimentos sobre os seres macroscópicos, surge o problema de como classificar a diversidade de espécies que estava sendo desvendada. 
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Classificação Biológica
Como classificar a diversidade de espécies que estava sendo desvendada? 
O naturalista que trouxe as maiores contribuições nesse período, na sistematização do conhecimento sobre as espécies, foi o botânico, zoólogo e médico sueco (1707 - 1778). Sua obra mais famosa, Systema Naturae (Sistema Natural), foi publicada pela primeira vez em 1735, com apenas 10 páginas, refletindo o conhecimento da época e substituindo Figura 1.2: Ilustração de modelo de microscópio desenvolvido por Leeuwenhoek, e modo de utilização do microscópio / Fonte: Cepa Figura 1.3: Uma das ilustrações feitas por Leeuwenhoek, descrevendo alguns dos organismos que havia observado. Note que, neste caso, todos se referem à bactérias e não a unicelulares eucariontes / Fonte: Cepa 6 Panorama histórico da classificação dos seres vivos e os grandes grupos dentro da proposta atual de classificação 1 as desajeitadas descrições usadas anteriormente por descrições concisas, simples e ordenadas. Essa obra teve várias edições, sendo a mais importante delas a décima edição, composta por dois volumes, o primeiro publicado em 1758 e o segundo em 1759
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ANIMALIA
Séc. XVIII
Carolus Linnaeus (1707-1778)
PROTISTA
1866
Ernst Haeckel (1834-1919)
VEGETALIA
Séc. XVIII
Carolus Linnaeus (1707-1778)
REINOS
FUNGI
1969
MONERA
1941
Stanier & Van Niel
(1916-1982; 1897-1985)
Bactérias
e fungos
Carl von Nageli(1817-1891) 
Bactérias e alguns organismos
nucleados aqui
MYCHOTA (MONERA) e PROTOCTISTA
1956
Hernest Copeland
(1902-1968)
Robert H. Whittaker
(1920-1980)
Classificação Biológica
Classificação Biológica
Avanços na área molecular- Teoria da Endossimbiose
A partir de 1970 até os dias de hoje, as propostas de classificação estão mais relacionadas com os avanços da biologia molecular, o aprimoramento dos estudos com microscopia eletrônica e com a maior aceitação e desenvolvimento da sistemática filogenética. Os seres vivos possuem DNA, RNA e proteínas. Organismos muito próximos apresentam similaridade maior entre essas moléculas. é uma das pesquisadoras mais importantes nessa fase, ela pautou-se em dados moleculares e ultraestruturais, e apoiou- -se na Teoria da Endossimbiose de origem da célula eucariótica para propor algumas mudanças no sistema de cinco reinos.
Além da origem de mitocôndrias e cloroplastos por endossimbiose, Margulis propõe a origem de flagelos como sendo por endossimbiose com bactérias espiroquetas. Atualmente, há dados que confirmam a origem de mitocôndrias e de cloroplastos por endossimbiose, mas não há dados que confirmem a origem de flagelos por esse processo.
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Avanços na área molecular- Teoria da Endossimbiose
A árvore filogenética proposta por Margulis em parceria com Karlene Schwartz foi publicada pela primeira vez em 1982 (Figura 1.9). Nessa proposta, as autoras resgataram o termo protoctista para agrupar “algas” eucariontes uni e multicelulares, além de eucariontes unicelulares heterótrofos. Mantiveram o Reino Monera, subdividindo-o em dois sub-reinos: Eubacteria e Archaea. No reino das plantas consideraram apenas as plantas terrestres, e mantiveram o reino dos fungos e dos animais.
O resgate do termo protoctista não foi bem aceito na comunidade científica e foi substituído por protista. Assim, os dois termos, apesar de serem considerados de forma distinta por Margulis & Schwartz, são considerados sinônimos e com uso preferencial para protista. Porém, ambos estão incorretos do ponto de vista filogenético. O mais correto atualmente para esses organismos é simplesmente o termo descritivo “micro-organismos eucariontes”. As propostas de classificação em cinco reinos tanto de Whittaker quanto de Margulis & Schwartz coexistiram na preferência de muitos autores desde a década de 1980 até muito recentemente, mesmo com os avanços que passaremos a descrever.
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 Análises de rRNA mostraram que existem três grupos de células distintos: os eucariotos e dois tipos ≠ procariotos: EUBACTERIA e ARCHAEA;
 Em 1978, Carl R. Woese (1928-2012) et al.  3 DOMÍNIOS.
https://biologiaevolutiva.wordpress.com/2013/05/08/tres-dominios-provavelmente-nao/
Baseado em sequências de rRNA, o domínio Archaea é mais aparentado evolutivamente ao domínio Eukarya. Nós teremos uma outra aula mais a frente só para falar das archaea...essa aqui está sendo só uma aula introdutória geral sobre as bactérias...
Ao mesmo tempo em que a proposta de classificação de Margulis & Schwartz foi feita, surgiu outra elaborada por em 1977. Ele foi um dos pioneiros nos estudos de filogenia molecular, usando inicialmente comparações entre as moléculas de RNA que formam os ribossomos. Seus dados evidenciaram que os eucariontes são muito próximos entre si, mas que os procariontes formam dois grupos distintos. Assim, estabeleceu uma categoria taxonômica superior a Reino, o Domínio, e considerou que todos os eucariontes podem ser reunidos em um único domínio, que chamou Eucarya. No caso dos procariontes, as diferenças são tantas que dois domínios foram estabelecidos: o Domínio Archaea e o Domínio Bacteria.
Classificação Biológica
O termo Archaea significa “antigo” e foi usado para reunir procariontes que habitam apenas ambientes extremos. Esses organismos, chamados extremófilos, ocorrem em ambientes com temperaturas muito elevadas ou ricos em metano ou enxofre, onde outros grupos de organismos não conseguem sobreviver. Como esses ambientes se assemelham ao que se supõe terem sido os ambientes da Terra primitiva, pensou-se que esses procariontes tivessem sido os primeiros seres vivos na Terra. Hoje se sabe, no entanto, que há Archaea em ambientes não extremos e que provavelmente surgiram mais tarde na evolução dos procariontes, sendo o Domínio Bactéria o primeiro a surgir. Além disso, há hoje registros de bactérias em alguns desses ambientes extremos. Com base na proposta de Woese, o Reino Monera deixa de existir, embora o termo possa ser usado como coletivo para procariontes. Dentro de Eucarya há enorme diversificação dos seres vivos que não cabe nos tradicionais reinos já descritos. O Reino Protista também deixa de existir, embora o termo possa ser usado como coletivo para todos os eucariontes unicelulares e até mesmo para “algas” multicelulares. A definição do Reino Fungi também difere entre os cientistas. Alguns consideram nesse reino formas que possuem flagelos em seus ciclos de vida (chamados fungos flagelados), enquanto outros consideram esses organismos em um reino distinto ou no Reino Protista.
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Classificação Biológica
Dentre o Domínio Eucarya estão os reinos dos fungos, das plantas, dos animais e vários outros grupos independentes. Esses grupos independentes foram tratados no sistema de Whittaker como Reino Protista, e no de Margulis & Schwartz como Reino Protoctista. Com o passar dos anos, no entanto, vários estudos analisando maior número de caracteres, especialmente moleculares, têm reforçado a proposta de classificação de Woese em três domínios, sendo essa uma das mais adotadas atualmente.
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Diversidade dos microrganismos
Quem apresenta maior diversidade?
A diversidade genética e fisiológica da vida microbiana é significativamente maior do que
aquela de plantas e animais. 
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Diversidade dos microrganismos
Quem apresenta maior diversidade?
“ 
Diversidade dos microrganismos
Quem apresenta maior diversidade?
“ Os microbiólogos sempre nutriram o sentimento de que o verdadeiro número, incluindo as espécies não diagnosticadas, é muito maior, mas ninguém jamais conseguiu sequer estimar quanto. Dez vezes? Cem vezes? Pesquisas recentes sugerem que a resposta pode ser no mínimo mil vezes maior, com o número total de bactérias chegando à casa dos vários milhões.” 
Edward O. Wilson
Função dos microrganismos
Na ausência dos microrganismos, as formas de vida superiores nunca teriam surgido e não poderiam ser sustentadas.
De fato, o próprio oxigênio que respiramos é o resultado de
atividade microbiana precedente. Além disso, seres humanos,
plantas e animais são intimamente dependentes da atividade
microbiana para a reciclagem de nutrientes-chave e para a degradação de matéria orgânica. É, portanto, seguro dizer que
nenhuma outra forma de vida é tão importante para o suporte
e manutenção da vida na Terra quanto os microrganismos. 
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Microrganismos
Maior parte da biomassa da terra.
Executam muitas reações químicas essenciais para organismos superiores. 
Atuam na ciclagem de nutrientes e degradação da matéria orgânica.
Importantes evolutivamente.
Hora de pensar!
Se a vida microbiana não tivesse evoluído, você estaria aqui hoje?
Onde estão?
Onde estão?
Onde estão?
Onde estão?
Onde estão?
BACTÉRIAS
Características gerais
 Bactérias são organismos unicelulares (no entanto pode haver colônias) e procariotos;
 Domínio Bacteria  23 filos, 32 classes, 5 subclasses, 77 ordens, 14 subordens, 182 famílias, 871 gêneros e 5007 espécies;
 Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology: “Bíblia” taxonômica da bacteriologia.
 Outras características podem ser utilizadas na classificação: mat. genético, metabolismo etc;
PROCARIOTO: Em grego significa “pré-núcleo”. Material genético disperso no citoplasma, não envoltopor um envoltório nuclear.
Divididos em 3 categorias fenotípicas:
Gram-negativas;
Gram-positivas;
Sem parede celular (ex: micoplasmas).
https://www.amazon.com/Bergeys-Manual-Determinative-Bacteriology-John/dp/0683006037
4 DIVISÕES BACTERIANAS:
Três do domínio Bacteria;
Uma do domínio Archaea.
http://www.biomedicinapadrao.com.br/2013/10/galeria-os-microrganismos-mais.html
As três divisões do Dominio Bacteria são justamente as 3 categorias descritas há pouco: as bactérias gram +, as gram – e as sem parede celular.
Morfologia da célula bacteriana
Importante camada protetora, mas permeável e com constituição química complexa.
Em geral formada por peptideoglicanos complexos.
Espessura distinta entre as bactérias Gram(+) e Gram(-).
Parede Celular
Citoplasma com inclusões
Cromossomo; molécula circular de DNA não envolto por membrana.
Plasmídios: Pedaços de DNA livres (+/- 5~100 genes) que se replicam independentemente; confere também resistência a metais tóxicos e produção de toxinas.
http://www.planetabio.com/monera.html
Inclusões (reservas): 
Lipídicas
Protéicas
Células de Bactérias e Arqueias
Duas características das células procarióticas que ficam imediatamente evidentes sob observação ao microscópio é a sua forma e o seu pequeno tamanho. 
Uma variedade de formas é possível, e, no geral, as células procarióticas são extremamente pequenas quando comparadas às eucarióticas. 
A forma da célula pode ser utilizada para se distinguir células diferentes e sem sombra de dúvidas possui alguma importância ecológica, embora a forma celular raramente possua relevância filogenética. 
Tamanho frequentemente pequeno dos procariotos afeta muitos aspectos de sua biologia. 
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Células procarióticas
Forma
Tamanho
Morfologia Celular
São conhecidas várias morfologias entre os procariotos, sendo as mais comuns descritas por termos que são parte do vocabulário essencial do microbiologista. 
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Morfologia
Forma celular
Morfologia Celular
Célula ovalada ou esférica Coco
Morfologia Celular
Célula com forma cilíndrica Bacilo ou Bastonete
Morfologia Celular
Bacilos com forma espiralada Espirilo
Morfologia Celular
Alguns procariotos permanecem unidos em grupos ou conjuntos após a divisão celular
Streptococcus 
Unidos em grupos característicos Alguns cocos formam longas cadeias (Streptococcus)
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Morfologia Celular
Alguns procariotos permanecem unidos em grupos ou conjuntos após a divisão celular
Sarcina 
Unidos em grupos característicos Alguns cocos formam cubos tridimensionais (Sarcina)
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Morfologia Celular
Alguns procariotos permanecem unidos em grupos ou conjuntos após a divisão celular
Staphylococcus 
Unidos em grupos característicos Alguns cocos formam cachos de uvas (Staphylococcus)
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Morfologia Celular
Alguns grupos de bactérias são facilmente reconhecíveis pela forma incomum de suas células individuais. 
Espiroquetas bactérias intensamente espiraladas;
Bactérias apendiculadas apresentam extensões celulares na forma de longos tubos ou pedúnculos
Bactérias filamentosas Longas células ou cadeias celulares delgadas. 
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Morfologia Celular
Apenas representativas. 
Muitas variações dessas formas são conhecidas!
Série contínua
Formas mais comuns Formas incomuns. 
Há bacilos largos, finos, curtos e longos, sendo um bacilo simplesmente uma célula mais longa em uma dimensão que em outra. 
Há bactérias quadradas e em forma de estrela! 
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Morfologia Celular
Indicador inadequado das demais propriedades de uma célula. 
Ao microscópio várias arqueias bacilares mostram-se idênticas às bactérias bacilares, embora saibamos que pertencem a domínios filogenéticos distintos. 
Com raríssimas exceções, é impossível prever-se a fisiologia, ecologia, filogenia, potencial patogênico ou qualquer outra propriedade de uma célula procariótica simplesmente conhecendo-se a sua morfologia. 
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Morfologia
Facilmente reconhecível
Morfologia Celular
O que determina a morfologia de uma espécie em particular?
Morfologia Celular
Várias forças seletivas ajudaram na definição da morfologia de uma determinada espécie. 
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Sabemos alguma coisa sobre como a forma celular é controlada
Sabemos pouco sobre o porquê de determinada célula apresentar sua respectiva morfologia.
Morfologia Celular
Células pequenas, e aquelas com elevadas proporções entre superfície e volume, como as células apendiculadas;
 Células helicoidais ou espiraladas;
Bactérias filamentosas.
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Forças seletivas
1. Otimização de captação de nutrientes
2. Mobilidade natatória em ambientes viscosos ou próximos à superfície. 
3. Motilidade por deslizamento
Morfologia Celular
Não é uma característica trivial
Propriedade geneticamente modificada , que maximiza a adequação do organismo para o sucesso em seu ambiente particular. 
Tamanho Celular
Qual a importância de ser pequeno?
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Tamanho Celular
Procariotos variam em tamanho desde células muito pequenas (0,2 micrômetros) até aqueles com mais de 700 micrômetros. 
Tamanho Celular
Alguns procariotos são muito grandes e apresentam células com mais de 600 micrômetros
600 micrômetros= 0.6 mm
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Tamanho Celular
Maior procarioto conhecido  Quimiolitotrófico sulfuroso Thiomargarita (750 micrômetros)
Quase visíveis à olho nu!!
Não se sabe ainda porque essas células são tão grandes, embora, no caso das bactérias sulfurosas, um grande tamanho celular possa corresponder a um mecanismo de armazenamento de inclusões de enxofre (fonte de energia). 
Limite de tamanho superior para células procarióticas resulta da capacidade decrescente de células cada vez maiores em transportar nutrientes (proporção superfície-volume muito pequena). 
Taxa metabólica de uma célula varia inversamente em relação ao quadrado de seu tamanho células muito grandes, a captação de nutrientes eventualmente limita o metabolismo a um ponto em que a células não é mais competitiva em relação às células menores. 
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Membrana Citoplasmática
“Porteiro celular”
Se a MP estiver comprometida, a integridade celular será destruída, havendo extravasamento do citoplasma para o ambiente, provocando a morte da célula.
A MP é estruturalmente fraca e confere pouca proteção contra a lise osmótica, contudo, é a estrutura ideal para executar sua principal função : permeabilidade seletiva. 
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MP
Circunda o citoplasma e o separa do ambiente externo
Integridade celular
Permeabilidade Seletiva
Composição da Membrana
Bicamada fosfolípidica componentes hidrofóbicos (ácidos graxos) e hidrofílicos (glicerol-fosfato).
Fosfolípidios agregam-se em uma solução aquosa e naturalmente formam estruturas em bicamadas. 
Ácidos graxos direcionam-se para o interior, voltados uns para os outros, originando um ambiente hidrofóbico, enquanto as porções hidrofílicas permanecem expostas ao ambiente externo. 
Ácidos graxos comuns na MP incluem aqueles com 14 a 20 átomos de Carbono! 
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Composição da Membrana
A MP consiste em uma bicamada fosfolípidica contendo proteínas embebidas. Relativamente fluida, apresentando consistência próxima àquela de um óleo de baixa viscosidade. 
Existe certa liberdade de movimento para as proteínas incorporadas na membrana. 
As MP de algumas bactérias são reforçadas por moléculas semelhantes a esteróis, chamadas hopanoides moléculas rígidas e planas que atuam reforçando as membranas de células eucarióticas, hopanoides desempenham função similar em bactérias. 
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Composição da Membrana
Proteínas integrais firmemente embebidas na membrana; uma porção ancorada na membrana, e regiões extramembranosas voltadas para o interior ou exterior da célula. 
Proteínas periféricas nãoestão embebidas na membrana, mas encontram-se firmemente associadas às suas superfícies. 
Interagem com as proteínas integrais de membrana em importantes processos celulares como metabolismo energético e transporte. 
Proteínas de membrana que necessitam interagir umas com as outras em determinados processos são geralmente agrupadas em conjunto, permitindo que elas permaneçam adjacentes no meio semilíquido da membrana. 
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Membranas de Arqueias
Lipídios apresentam ligações éter entre o glicerol e as cadeias hidrofóbicas laterais. 
Desprovidos de ácidos graxos. Embora a cadeia hidrofóbica lateral desempenhe o mesmo papel funcional que os ácidos graxos. Os lipídios de arqueias são formados de múltiplas unidades de hidrocarboneto de cinco carbonos, isopreno. 
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Membranas de Arqueias
A MP de arqueias é formada ou de glicerol diéter, que apresenta cadeias laterais de 20 carbonos, ou de diglicerol tetraéter, que apresenta cadeias laterais de 40 carbonos. Em um lipídio tetraéter, as cadeias laterais de fitanil que apontam para o interior de cada molécula de glicerol são covalentemente ligadas. Essa estrutura origina uma membrana lipídica em monocamada em vez de bicamada. 
Monocamadas são bastante resistentes ao calor e, dessa forma são amplamente distribuídas entre arqueias hipertermófilas, organismos capazes de crescer otimamente em temperaturas acima de 80 C; 
Muitos lipídios de arqueias contém anéis nas cadeias laterais dos hidrocarbonetos, o que pode afetar as propriedades químicas dos lipídios, e a função da membrana. Outros podem conter açúcares nos lipídios. 
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Membranas de Arqueias
Apesar da diferença química entre as MP de Arqueias a constituição fundamental da MP é a mesma da membrana de Bactérias e Eucariotos. 
Superfícies hidrofílicas internas e externas e um interior hidrofóbico. 
A evolução selecionou esse modelo como a melhor solução para a principal função da MP a permeabilidade. 
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Funções da Membrana
Impede o extravasamento passivo de substâncias para dentro ou fora da célula;
Algumas proteínas são enzimas que atuam na conservação de energia, e outras estão envolvidas no transporte de substâncias para dentro e fora da célula.
A membrana pode existir em uma forma energeticamente carregada, na qual os prótons são separados dos íons hidroxil por meio de sua superfície. Essa separação de cargas forma um estado energizado, análogo à energia potencial presente em uma bateria carregada. Força próton-motiva, é responsável pela realização de muitas atividades celulares que requerem energia, incluindo alguns tipos de transporte, natação, motilidade e biossíntese de ATP. 
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Funções
Barreira de permeabilidade
Sítios de ancoragem para proteínas
Sítio celular de conservação de energia na célula procariótica. 
Funções da Membrana
Permeabilidade
O citoplasma é uma solução de sais, açúcares, aminoácidos, nucleotídeos e muitas outras substâncias. 
Porção hidrofílica Forte barreira à difusão destas substâncias.
Pequenas moléculas hidrofóbicas atravessam a membrana por difusão;
Moléculas polares e carregadas não são capazes de se difundir e necessitam ser transportadas. 
Mesmo uma substância tão pequena como um próton H+ é incapaz de difundir-se pela membrana. 
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Permeabilidade
Maioria das substâncias não pode difundir-se para dentro da célula e assim deve ser transportada. 
Uma substância capaz de atravessar livremente a membrana nas duas direções é a água, uma molécula que possui porções polares, mas é suficientemente pequena para passar entre as moléculas de fosfolípideos presentes na bicamada lipídica. 
Além da água que entra na célula por difusão, proteínas de membrana denominadas aquaporinas aceleram a circulação de água através da membrana. 
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Proteínas transportadoras
Proteínas transportadoras realizam mais do que o mero transporte de solutos através da membrana= elas acumulam solutos contra um gradiente de concentração. A necessidade do transporte mediado por carreadores é de fácil entendimento. Se a difusão fosse a única forma de entrada de solutos nas células, a concentração intracelular de nutrientes jamais excederia a concentração externa, o que para a maioria dos nutrientes na natureza frequentemente é mais baixa. 
Isso seria insuficiente para as células realizarem reações bioquímicas. Reações de transporte deslocam os nutrientes de concentrações mais baixas para mais altas custo energético para a célula. 
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Proteínas transportadoras
Sistemas de transporte exibem várias propriedades características:
Efeito de saturação;
Alta especificidade;
Síntese altamente regulada pela célula
Se a concentração do substrato for elevada o suficiente para saturar o carreador, o que geralmente ocorre em concentrações muito baixas de substratos, a velocidade de captação torna-se máxima, não sendo aumentada pela adição de mais substrato. Essencial na concentração de nutrientes a partir de ambientes muito diluídos.
Muitas proteínas carreadoras transportam somente um único tipo de molécula, enquanto outras exibem afinidades por uma classe de moléculas estreitamente relacionadas, como diferentes tipos de açúcares ou aminoácidos. Essa economia na captação reduz a necessidade de proteínas transportadoras distintas para cada aminoácido ou açúcar diferente. 
O conjunto específico de transportadores presentes na MP de uma célula é uma função dos recursos presentes no ambiente, bem como de suas concentrações. Alguns nutrientes são transportados por apenas um carreador quando presentes em alta concentração, e por um carreador independente, quando presente em concentração muito baixa. 
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Transporte de Nutrientes
Para abastecer o metabolismo e suportar o crescimento, as células precisam importar nutrientes e exportar seus resíduos de maneira contínua. 
Transporte simples Proteína transportadora transmembrânica
Translocação de grupo envolve uma série de proteínas no evento de transporte;
Sistema de transporte ABC consiste em três componentes: uma proteína de ligação ao substrato, um transportador integrado à membrana e uma proteína que hidrolisa ATP
Todos esses sistemas de transporte conduzem o evento em si utilizando a energia da força próton-motiva, do ATP, ou de algum outro composto orgânico rico em energia. 
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Transporte de Nutrientes
O evento de transporte requer uma alteração conformacional da proteína após sua ligação ao soluto. Como um portão que se abre e fecha, a alteração conformacional conduz o soluto para o interior da célula. 
Independente do mecanismo de transporte, os eventos reais de transporte são de três tipos:
Uniporte transportam proteínas de maneira unidirecional através da membrana, para dentro ou fora da célula.
Simporte  proteínas atuam como cotransportadoras; Elas transportam uma molécula em conjunto com outra substância, normalmente um próton. 
Antiporte transportam uma substância para dentro da célula, enquanto, simultaneamente, transportam uma segunda substância para fora da célula. 
Cada evento é catalisado por uma proteína transportadora. 
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Transporte de Nutrientes
A translocação de grupo difere do transporte simples de duas maneiras:
A substância transportada é quimicamente modificada durante o processo de transporte
Um composto orgânico rico em energia em vez da força próton-motiva conduz o evento de transporte.
Sistema de translocação de grupo dos açúcares glicose, manose e frutose em E. coli. Durante o transporte esses compostos são fosforilados pelo sistema fostotransferase (família de proteínas que funcionam em conjunto). Cinco proteínas são necessárias para o transporte de qualquer açúcar. Antes de o açúcar ser transportado, as próprias proteínas do sistema fosfotransferase são alternadamente fosforiladas e desfosforiladas em uma cascata, até que o real transportador, a enzima II fosforila o açúcar durante o evento de transporte. 
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Transportede Nutrientes
Mecanismo de transporte ABC proteínas periplasmáticas de bactérias gram- 
Responsáveis pela captação de compostos orgânicos como açucares e aminoácidos, nutrientes inorgânicos como sulfato e fosfato e certos metais.
Tem elevada afinidade pelo substrato. Podem ligar-se a ele mesmo que ele esteja presente em concentrações extremamente baixas. 
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Parede Celular de Bactérias e Arqueias.
Citoplasma de células procarióticas mantém uma concentração elevada de solutos dissolvidos; 
Pressão osmótica significativa (2 atm);
 Para resistir a pressão e evitar a lise celular Parede Celular; 
Conferem forma e rigidez à célula. 
Mesma pressão de um pneu de automóvel. 
O conhecimento da estrutura e função da parede celular é importante não apenas para o entendimento de como as células procarióticas funcionam, mas também devido ao fato de que muitos antibióticos têm como alvo a síntese da parede celular, deixando a célula suscetível à lise. Uma vez que as células humanas carecem de parede celular, esses antibióticos são obviamente vantajosos no tratamento de infecções bacterianas. 
73
Peptideoglicano
Diferenças entre dois grupos baseadas na coloração de gram. Diferenças na estrutura da parede celular representam o centro desta reação. 
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Gram-positivas
Gram-negativas
Peptideoglicano
A superfície das células gram-positivas e negativas como vista no ME possui diferenças marcantes.
Gram- negativa, ou envelope nuclear, é constituída de pelo menos duas camadas
Gram-positiva : muito mais espessa, sendo constituída por um único tipo de molécula. 
75
Parede celular gram-positiva
90% composta por peptideoglicano;
Podem exibir várias camadas sobrepostas;
Parede celular
Maioria dos procariotos é incapaz de viver na natureza sem suas paredes celulares;
Micoplasma
Thermoplasma
Micoplasmas bactérias patogênicas relacionadas com bactérias gram-positivas que causam diversas doenças infecciosas em seres humanos e animais.
Thermoplasma espécies de arqueias naturalmente desprovidas de parede celular.
Esses organismos são capazes de sobreviver sem a presença da parede celular porque ou eles contêm membranas citoplasmáticas extraordinariamente resistentes, ou vivem em habitats osmoticamente protegidos, como o corpo de um animal. 
77
Bactérias gram-negativas
Apenas uma pequena quantidade da parede celular é composta de peptideoglicano;
Membrana externa: Segunda bicamada lipídica + polissacarídeos Membrana lipopolissacarídica (LPS); 
Fornece rigidez à parede celular de gram-;
Toxicidade em animais. 
Patógenos gram- comuns para o homem incluem espécies de Salmonella, Shigella e Escherichia. Alguns dos sintomas gastrintestinais provocados por esses patógenos são decorrentes dos componentes tóxicos da membrana extena. 
Endotoxinas. 
78
Bactérias gram-negativas
Parede Celular
Parede Celular
Arqueias sem peptidioglicano!
81
Endósporos
 Formas latentes que podem resistir a condições desfavoráveis (ex: dessecamento e calor);
 Metabolicamente inativos;
 Em condições ambientais ideais  germinação e crescimento.
http://www.precepta.com.br/artigos/clostridium-difficile-epidemiologia-tratamento-atual/
http://slideplayer.com.br/slide/1877588/
Diversidade
bacteriana
Bacilos Gram (-) anaeróbios facultativos  inclui bactérias que causam doenças no trato gastrointestinal como as das famílias Enterobacteriaceae , Vibrionaceae e Pasteurellaceae;
Bacilos Gram (-) aeróbios Importância ambiental, industrial e médica. Ex: gênero Pseudomonas;
Exemplos: Escherichia coli e o gênero Salmonella.
P. aeruginosa é causadora de grandes 
infecções hospitalares.
Bacilos Gram (-) de taxonomia incerta:
 Parasitas intracelulares obrigatórios;
 Ex: clamídias (Chlamydia sp.)  bactérias pleomórficas (sem forma exata);
Cocos Gram (+)  as espécies de maior importância fazem parte dos gêneros Staphylococcus e Streptococcus;
 Bacilos e cocos Gram (+) formadores de esporos:
 Exs: gêneros Bacillus e Clostridium
 
 Tétano e botulismo.
Inclui bactérias de importância epidemiológica como Staphylococcus aureus responsável por inúmeras infeccções.
Infecção por C. trachomatis
Clostridium tetani formando endósporo.
http://en.citizendium.org/wiki/Clostridium_tetani
http://www.allposters.com.br/-sp/A-Cell-Infected-with-Chlamydia-Trachomatis-Bacteria-TEM-X41-400-posters_i8998959_.htm
http://www.usjt.br/cursos/biologicas/farmacia/noticias/43/cientistas-brasileiros-descobrem-superbacteria
Bacilos Gram (+) regulares não formadores de esporos:
 Principal representante: gênero Lactobacillus;
 Probióticos;
Bactérias sem parede celular ou constituição diferenciada  Micoplasmas e micobactérias;
 Bactérias fototróficas  bactérias púrpuras, bactérias verdes e cianobactérias.
Lactobacillus
Exemplo: Mycobacterium o qual tem as bactérias causadoras da tuberculose (M. tuberculosis) e da hanseníase (M. leprae).
https://www.niaid.nih.gov/research/scanning-electron-microscopy-sem
http://www.ecodesenvolvimento.org/posts/2012/janeiro/pesquisadoras-da-usp-estudam-biodiesel-a-partir-de
http://www.apcd-saude.org.br/paginas.asp?moda=&contexto=&area=008&ano=&mes=&pagina=3
Reprodução assexuada
http://www.planetabio.com/monera.html
Terá uma aula mais a frente que nós iremos falar do metabolismo bacteriano também…bactérias aeróbias, anaeróbias, as que fazem fotossíntese e quimiossíntese…por hora estou fazendo só uma introdução com vocês e falando também um pouco aqui da reprodução neste slide!
Importância
Ambiental
Industrial
Agrícola
Medicina
Importância
Como os microrganismos afetam o planeta e a atmosfera? 
Ciclagem de nutrientes
Decompositores
Ciclagem de nutrientes, 
88
Ambiental
Importância
Importância
Primeira utilização de microrganismos foi no preparo e conservação de alimentos: pães, vinhos e queijos;
Controle de qualidade: análises microbiológicas desde a obtenção da matéria prima até o produto final.
Ciclagem de nutrientes, 
90
Industrial
Importância
Importância
Proteção de animais e plantas contra proliferação de microrganismos;
Microrganismos podem ser utilizados em controle biológico de insetos;
Aumentam a fertilidade do solo;
Suplementos alimentares. 
Ciclagem de nutrientes, 
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Agrícola
Importância
Eles podem auxiliar no crescimento e desenvolvimento das plantas e também ser fonte de novos antibióticos. Os microrganismos presentes nas plantas, próximos às raízes (rizosfera), no interior (endosfera) ou sobre os tecidos vegetais (filosfera) deverão ser uma ferramenta poderosa para aprimorar o desenvolvimento vegetal além de possuir potencial de aplicação na saúde humana. Essas questões foram debatidas durante o Primeiro Simpósio Plant Microbiome, que reuniu especialistas internacionais de 22 a 24 de fevereiro em Jaguariúna (SP) na sede da Embrapa Meio Ambiente.
Os pesquisadores Penny Hirsch, Tim Mauchline e Ian Clark, do Rothamsted Research, na Inglaterra, vêm desenvolvendo trabalho de metagenômica e metatranscriptômica, para verificar as alterações de práticas agrícolas nas comunidades microbianas e em suas funções. Os cientistas explicaram que os microrganismos desempenham importantes papéis para a manutenção do ecossistema, e têm capacidade de promover o crescimento de plantas, seja pela produção de hormônios vegetais, disponibilização de nutrientes e até mesmo inibição de fitopatógenos, os agentes causadores de doenças em plantas. A pesquisa inglesa é realizada em campos de experimentos que existem desde 1834, que estão entre os mais antigos utilizados pela comunidade científica mundial.
Estudioso dessa linha de pesquisa, Peter Bakker da UtrechtUniversity, na Holanda, demonstrou que algumas espécies de bactérias, como as pertencentes ao gênero Pseudomonas, são capazes de induzir o sistema imune da planta por meio de uma espécie de comunicação entre os microrganismos e a planta infectada. “A planta atacada por um patógeno libera um composto, um tipo de “pedido de socorro”, capaz de atrair determinados grupos de microrganismos que auxiliam na defesa”, explica o especialista.
Além disso, muitos microrganismos conseguem produzir enzimas e metabólitos capazes de controlar o crescimento de patógenos em placas de Petri em laboratório, úteis à biotecnologia. Alguns desses compostos são antibióticos, que podem ser produzidos por várias actinobactérias presentes no solo ou associados às plantas.
Descoberta de antibióticos
Uma nova proposta apresentada pelo pesquisador Gilles van Wezel, da Leiden University, Holanda, pode ser considerada como uma quebra de paradigma nas estratégias para o descobrimento de novos antibióticos. A técnica usual é a busca massiva na bioprospecção de compostos a partir de amostras ambientais, tais como, plantas, solo e água. Neste método são isolados milhares de microrganismos que, posteriormente, são avaliados.
Wezel propõe o abandono da força bruta na busca por antibióticos pelo uso de “insigths” biológicos e ecológicos, dispensando a triagem de milhares de microrganismos por genes já conhecidos e presentes na natureza. Ele demonstrou como ativar a produção de novos antibióticos pelos microrganismos. A técnica pode ser traduzida como a possibilidade de se acordar genes adormecidos, por indução dirigida, para a produção desses compostos.
O cientista sugeriu a busca por diferentes microrganismos em ambientes pouco explorados, ou seja, os considerados extremos, como desertos, geleiras, entre outros. Wezel acredita que a prospecção nesses ambientes pode levar à descoberta de novos compostos.  Ele também demostrou que plantas, quando estressadas, liberam compostos elicitores, que funcionam como um “gatilho” que desencadeiam a produção de antibióticos pelos microrganismos. Uma resposta de defesa química do vegetal que poderia ser aplicada na geração de medicamentos para humanos.
Quando aqueles microrganismos capazes de produzir tais compostos foram cultivados em meio de cultura, juntamente com patógenos ou com alterações induzidas no pH, demonstraram eficiência na produção de antibióticos diferentes dos já conhecidos e em quantidades promissoras. Por meio de técnicas avançadas, será possível determinar, no futuro, quais genes controlam a produção de antibióticos e qual a sua estrutura e composição.
Grandes oportunidades em um microuniverso
Jos Raaijmakers, pesquisador do Instituto Holandês de Ecologia – NIOO-KNAW, afirma que, ao estudar o microbioma de plantas, a ciência pretende responder algumas questões básicas como: quais microrganismos estão presentes na planta, onde se encontram e o que fazem?
Ele explica que existe uma enorme diversidade de microrganismos que ainda é pouco conhecida e os métodos de cultivo para isolamento propiciam a obtenção de somente cerca de 1% da diversidade total, presente em amostras ambientais. A coleta inicial de dados é crucial para responder a primeira questão.
O Simpósio contou com a participação de cerca de 130 inscritos, de 38 universidades e institutos de pesquisas do Brasil, Reino Unido e Holanda. Segundo o chefe adjunto de Pesquisa e Desenvolvimento da Embrapa Meio Ambiente, Rodrigo Mendes, o evento visou a promover os estudos e integrar os cientistas, que estão na fronteira do conhecimento nesse campo de pesquisa. “É importante sabermos os principais grupos de microrganismos que se encontram em determinada amostra, para depois tentarmos identificar possíveis funções que eles desempenham no solo e que possam, de alguma forma, beneficiar a planta”, comenta.
93
Importância
Importância
Criação de novos fármacos;
Proliferação de doenças.
Ciclagem de nutrientes, 
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Medicinal
Importância
Penicilina
Alexander Fleming
Penicillium notatum
As estatísticas do Departamento de Saúde dos Estados Unidos mostram que nos 15 anos após a entrada em cena dos antibióticos foram salvos da morte precoce 1,5 milhão de norte-americanos. No Hospital Emílio Ribas, em São Paulo, o que trata exclusivamente de doenças infecto-contagiosas, as mortes por febre tifóide baixaram de 14 por cento para 0,7 por cento no mesmo período.
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Peste Negra
Disseminou-se pela Europa a partir do século XIV
Matou cerca de 1/3 da população europeia.
Peste Negra
Peste Negra
Infecções bacterianas
	PRINCIPAIS BACTERIOSES HUMANAS				
	BACTERIOSE	AGENTE ETIOLÓGICO	TRANSMISSÃO	SINTOMAS	PREVENÇÃO E CONTROLE
	Tétano
	Clostridium tetani	Feridas profundas na pele por objetos contaminados/
enferrujados	A toxina bacteriana (age em nervos motores)  fortes contrações musculares (grave no coração ou diafragma)	Vacina e Soro anti-tetânico.
Infecções bacterianas
	PRINCIPAIS BACTERIOSES HUMANAS				
	BACTERIOSE	AGENTE ETIOLÓGICO	TRANSMISSÃO	SINTOMAS	PREVENÇÃO E CONTROLE
	Cólera	Vibrio cholerae	Ingestão de água/alimentos contaminados (fezes) com a bactéria	Devido às toxinas, diarreia, desidratação e colapso de órgãos	Saneamento básico e higienização pessoal e de alimentos.
	PRINCIPAIS BACTERIOSES HUMANAS				
	BACTERIOSE	AGENTE ETIOLÓGICO	TRANSMISSÃO	SINTOMAS	PREVENÇÃO E CONTROLE
	Gonorréia
	Neisseria gonorrhoeae (gonococo)	Relação sexual ou transmissão vertical (mãe  filho durante o parto)	Homem: Detecção mais fácil. Grande ardor ao urinar e eliminação de secreção amarelada pela uretra;
Mulher: Mais difícil de detectar e dificulta o tratamento	Uso de preservativos.
Pode evoluir para a doença inflamatória pélvica (DIP)  as tubas uterinas ficam comprometidas  possível esterilidade.
	PRINCIPAIS BACTERIOSES HUMANAS				
	BACTERIOSE	AGENTE ETIOLÓGICO	TRANSMISSÃO	SINTOMAS	PREVENÇÃO E CONTROLE
	Sífilis
	Treponema pallidum	Relação sexual ou transmissão vertical (mãe  filho durante o parto)	1ª FASE (20 dias após a contaminação): lesão endurecida nos órgãos genitais (cancro duro);
2ª FASE (cerca de 6-8 semanas depois): lesões escamosas na pele e nas mucosas, dor de cabeça, febre, cansaço;
3ª FASE: Sist. Nervoso é afetado. Bactérias podem se alojar no cérebro  problemas mentais, dificuldade coordenação motora e até cegueira.	Uso de preservativos.
http://www.bbc.com/portuguese/brasil-37748006
http://www.aids.gov.br/sites/default/files/anexos/publicacao/2015/57978/_p_boletim_sifilis_2015_fechado_pdf_p__18327.pdf
Epidemia de Sífilis no Brasil
AULA 08: Célula eucariótica e diversidade de organismos eucariontes. 
Profª. Dra. Déborah Praciano de Castro
deborah.praciano@uece.br 
Novembro/2017
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ- UECE
FACULDADE DE FILOSOFIA DOM AURELIANO MATOS- FAFIDAM
CURSO: QUÍMICA
DISCIPLINA: BIOLOGIA GERAL
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