Introdução à Introdução à microbiologia microbiologia mikros mikros + + bios bios + + logos logos • Breve histórico • A diversidade microbiana • Classificação dos microrganismos
Introdução à microbiologiaIntrodução à microbiologiamikrosmikros + + biosbios + + logoslogos
• Breve histórico• A diversidade microbiana• Classificação dos microrganismos
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O que são microrganismos?O que são microrganismos?
Organismos vivos ou agentes que na maioria dos casos
não são visíveis a olho nu.
Importância dos microrganismosImportância dos microrganismosno processo evolutivono processo evolutivo
Marcos na história da vida:
• 4,0 bilhões de anos: Origem da vida
• 3,8 bilhões de anos: Fóssil do procarionte mais antigo
• 2,7 bilhões de anos: Acúmulo de O2 produzido pelas cianobactérias
• 2,6 bilhões de anos: Primeiros organismos terrestres
• 1,5 bilhões de anos: Fóssil eucarionte mais antigo
Estromatólitos do Lago Thetis na Austrália: 3,5 bA
Responsáveis por alterações nas condições atmosféricas e pelo surgimento das formas de vida complexas
Os traços mais antigos de lipídios microbianos têm origem na Groenlândia, em sedimentos formados há 3,8 bilhões de anos, os mais antigos na Terra.
Importância dos microrganismos
Responsáveis pela manutenção da vida na Terra
Ciclagem dos elementos
Benefícios e prejuízos a saúde do homem, animais e outros seres vivos
Participam das atividades produtivas do homem
99%
1%
Benéficos ou inócuos P atogênicos
Porquê estudar Microbiologia? Porquê estudar Microbiologia?
São importantes para os animais, plantas e saúde do homem
São fonte de alimento e importantes na produção de alimentos
São fundamentais na reciclagem de resíduos
São úteis na produção de antibióticos, vitaminas, ...
São importantes na aplicação da engenharia genética
tecnologia de DNA recombinante, terapia gênica
E muito mais ....
Terapia genética usando um Adenovírus como vetor:
Um gene é inserido no adenovírus, que é usado para introduzir o DNA modificado na célula humana. O novo gene poderá produzir uma proteína funcional.
Tratamento de doenças hereditárias
• As primeiras observaçõesAs primeiras observações
• A teoria da geração espontânea e biogêneseA teoria da geração espontânea e biogênese
• A idade de ouro da microbiologiaA idade de ouro da microbiologia
• A microbiologia no presenteA microbiologia no presente
HISTÓRICO DA MICROBIOLOGIA
EGÍPCIOS: protegiam tumbas com esporos de Aspergillus
BÍBLIA: descrição da lepra (Números – 1000 aC), proibição consumo
de certas carnes (Deuteronômio – 600 aC)
Grécia (~400 aC): Tucídides verificou que os pacientes que
sobreviviam à praga ficavam protegidos e podiam cuidar dos doentes
China (50 aC): uso de sandálias mofadas para controle de infecções
bacterianas nos pés
Roma (100 dC): Marcus Varro alertava que diminutas criaturas de
certos ambientes entravam no corpo e causavam doenças
As primeiras observações:
Yersinia pestis
A Praga (Peste Negra) foi uma epidemia que atingiu a Europa,
China e Oriente Médio, entre outras. Em 1347 (Idade Média), a
peste matou 1/3 população Européia, destruindo uma brilhante
civilização
A descoberta dos microrganismos
Leeuwenhoek (em 1677)
Lentes 200 a 300 X
Leeuwenhoek é considerado o fundador da microbiologia
• Observações relatadas a Sociedade Real de Londres
• Observou e descreveu os microrganismos (“animálculos“)
O MUNDO INVISÍVEL
A geração espontânea volta ao debate
Redi (1626-1697): moscas não se originam de carne e peixes
Fez experimento que refutou a abiogênese
A descoberta dos microrganismos reaqueceu os debates:
- mais um século de controvérsias
Pasteur (1822-1895)
1850: Pasteur resolve problemas da indústria francesa de
vinhos
PASTEURIZAÇÃO
Teoria microbiana da fermentação
A teoria da geração espontânea é finalmente desacreditada
Teoria microbiana das doenças Robert Koch (1843-1910):
Descobriu que uma bactéria específica causava uma determinada doença (Antraz)
Revolucionou a medicina para diagnóstico e tratamento de doenças e aumentou a expectativa de vida em décadas
Alemães - conceito de meio de cultura:
colônias em batatas - isolamento
meios: caldos de carne, leite, frutas, etc.
Koch: ágar-ágar e a cultura pura
Petri: placa para cultura
Erlich: coloração das células
Lister: fenol primeiro desinfetante, técnicas
assépticas
Desenvolvimento de técnicas para estudos dos microrganismosDesenvolvimento de técnicas para estudos dos microrganismos
Necessidade de separar diferentes microrganismos Necessidade de separar diferentes microrganismos para estudos:para estudos:
A idade de ouro da Microbiologia A idade de ouro da Microbiologia (1875-1915)(1875-1915)
Estabelecimento da microbiologia como ciênciaEstabelecimento da microbiologia como ciência
Novos ramos:Novos ramos:
Ecologia MicrobianaEcologia Microbiana
Descoberta da importância das bactérias na ciclagem dos Descoberta da importância das bactérias na ciclagem dos nutrientes (C, N, S, P) (Winogradski e Beijerinck)nutrientes (C, N, S, P) (Winogradski e Beijerinck)
ImunologiaImunologia vacinas imunoglobulinas anticorpos monoclonais
IndústriaIndústria
Antibióticos (Fleming, 1941; Waksmam, 1952), alimentosAntibióticos (Fleming, 1941; Waksmam, 1952), alimentos
Virologia Virologia (1930): Iwanovski/Stanley(1930): Iwanovski/Stanley
Biologia MolecularBiologia Molecular (1970) (1970)
mapeamento de genes, recombinação e engenharia genética mapeamento de genes, recombinação e engenharia genética
O futuro da microbiologia
- Área médica
• Doenças emergentes
• Novos microrganismos
- Biotecnologia e Bioengenharia
- Bioinformática
- Processos industriais e na área ambiental
• Aplicação da diversidade microbiana
A classificação dos microrganismos (Taxonomia)
Aristóteles (~350 aC): Plantas e animais
Nos séculos XVII e XVIII começou-se a delinear o atual sistema de categorias, baseado em características anatômicas superficiais
Carl Linaeus (1758) criou a hierarquia atual (táxons):
- classe, ordem, gênero, espécie e variedade
- Sistema binomial
Em 1767, com a descoberta dos microrganismos, sugeriu-se:
- Protozoários: Reino Animal
- Outros: Reino Vegetal
- Muitos seres simples não se encaixavam na divisão Plantas x Animais
Em 1866 Haeckel propôs o 3º Reino e o conceito de “árvore da vida”
AnimalVegetalProtista (unicelulares)algas, fungos, protozoários e bactérias
Sugeriu ainda uma origem comum para todos os seres, concordando com as evidências moleculares atuais
No século XX a classificação mais aceita passou a ter 5 reinos
Whittaker (1960) adicionou um reino (Fungi) a visão de Aristóteles (plantas e animais)
Mas relegou os demais microrganismos para:
PROTISTA (MICRORGANISMOS EUCARIONTES)
MONERA (MICRORGANISMOS PROCARIONTES
1970-1980: Carl Woese
estuda o gene que
codifica a subunidade
16S e 18S dos
ribossomos:
rRNA contém os genes
mais conservados em
todas as células
”CRONÔMETRO
EVOLUCIONÁRIO”
Maior diversidade genética é microbiana
Classificação de WoeseClassificação de Woese
Protozoários, fungos, algas, plantas e animais
A análise genética levou a propor o estabelecimento dos super-reinos ou domínios
1977-1980: nova árvore da vida
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 do gênero homenageia Theodor Escherich
coli: lembra que habita o intestino grosso (cólon) humano
Staphylococcus aureus ou Staphylococcus aureus
- Staphylé (cacho de uvas)
- aureo (dourado)
Lactococcus sp. = espécie de lactobacilo não identificada
Lactococcus spp. = várias espécies de lactobacilos