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  • Matria de

    Microbiologia

    Fotografias colorizadas de bactrias observadas ao microscpio eletrnico. Da esquerda para a direita: Bacillus anthracis, Escherichia coli, Neisseria gonorrhoeae

    2008

  • Introduo Microbiologia

    Introduo

    Microbiologia: Mikros (= pequeno) + Bio (= vida) + logos (= cincia)

    A Microbiologia era definida, at recentemente, como a rea da cincia que

    dedica-se ao estudo dos microrganismos, um vasto e diverso grupo de

    organismos unicelulares de dimenses reduzidas, que podem ser

    encontrados como clulas isoladas ou agrupados em diferentes arranjos

    (cadeias ou massas), sendo que as clulas, mesmo estando associadas,

    exibiriam um carter fisiolgico independente.

    Assim, com base neste conceito, a microbiologia envolve o estudo de

    organismos procariotos (bactrias, archaeas), eucariotos inferiores (algas,

    protozorios, fungos) e tambm os vrus.

    Bactrias

    Archaea

    Fungos

    Vrus Algas

    Protozorios

    Tipos de microrganismos

    estudados pelos microbiologistas.

    (Adaptado de Tortora et al., Microbiology, 8 ed)

  • Esta rea do conhecimento teve seu incio com os relatos de Robert

    Hooke e Antony van Leeuwenhoek, que desenvolveram microscpios que

    possibilitaram as primeiras observaes de bactrias e outros

    microrganismos, alm de diversos espcimes biolgicos. Embora van

    Leeuwenhoek seja considerado o "pai" da microbiologia, os relatos de

    Hooke, descrevendo a estrutura de um bolor, foram publicados

    anteriormente aos de Leeuwenhoek. Assim, embora Leeuwnhoek tenha

    fornecido importantes informaes sobre a morfologia bacteriana, estes dois

    pesquisadores devem ser considerados como pioneiros nesta cincia.

    Recentemente foi publicado um artigo discutindo a importncia de Robert

    Hooke para o desenvolvimento da Microbiologia.

    Esquema do microscpio construdo por Robert Hooke e um esquema de um fungo observado

    por este pesquisador.

    (Adaptado de Tortora et al., Microbiology - 8 ed)

    Rplica do microscpio construdo por Leeuwenhoek e de suas ilustraes, descrevendo os

    "animlculos" observados.

    (Adaptado do livro Brock Biology of Microorganisms, 10 Ed., 2003)

  • Classificao dos seres vivos

    De acordo com a definio tradicional da microbiologia, esta uma

    cincia que at recentemente, era responsvel pelo estudo de organismos

    classificados em trs reinos distintos: Monera, Protista e Fungi. No entanto,

    a partir dos estudos de Carl Woese, a microbiologia passou a estar

    relacionada a trs domnios de seres vivos.

    Sistemas de classificao dos seres vivos:

    Linnaeus (sc. XVIII): reinos Animal e Vegetal

    Haeckel (1866): introduo do reino Protista

    Whittaker (1969): 5 reinos, dividos principalmente pelas

    caractersticas morflogicas e fisiolgicas:

    Monera: Procariotos

    Protista: Eucariotos unicelulares - Protozorios (sem parede celular) e

    Algas (com parede celular)

    Fungi: Eucariotos aclorofilados

    Plantae: Vegetais

    Animalia: Animais

  • Classificao dos seres vivos, de acordo com Whittaker (1969)

    (Adaptado de Pommerville, J.C.(2004) Alcamo's Fundamentals of Microbiology)

    No entanto, a partir dos estudos de C. Woese (1977), passamos a

    dispor de um sistema de classificao baseado principalmente em aspectos

    evolutivos (filogentica), a partir da comparao das sequncias de rRNA de

    diferentes organismos. Com esta nova proposta de classificao, os

    organismos so agora subdividos em 3 domnios (contendo os 5 reinos),

    empregando-se dados associados ao carter evolutivo.

    Archaea: Procariotos

    Bacteria: Procariotos

    Eukarya: Eucariotos

  • Classificao dos seres vivos, de acordo com Woese (1977)

    (Adaptado de Pommerville, J.C.(2004) Alcamo's Fundamentals of Microbiology)

    A princpio, acredita-se que estes 3 domnios divergiram a partir de um

    ancestral comum. Provavelmente os microrganismos eucariticos atuaram

    como ancestrais dos organismos multicelulares, enquanto as bactrias e

    archaeas correspondem a ramos que no evoluram alm do estgio

    microbiano.

    Archaea: so organismos procariotos que, freqentemente so

    encontrados em ambientes cujas condies so bastante extremas

    (semelhantes s condies ambientais primordiais na Terra), sendo por isso,

    muitas vezes considerados como sendo ancestrais das bactrias. No

    entanto, hoje em dia considera-se as archaeas como um grupo

    intermedirio entre procariotos e eucariotos.

    Muitos destes organismos so anaerbios, vivendo em locais

    "inabitveis" para os padres humanos - fontes termais (com temperaturas

    acima de 100C), guas com elevadssimos teores de sal (at 5M de NaCl -

    limite de dissoluo do NaCl), em solos e guas extremamente cidos ou

    alcalinos (espcies que vivem em pH 0, outras em pH 10) e muitas so

    metanognicas.

  • Genericamente, podemos dizer que as Archaeas definem os limites da

    tolerncia biolgica s condies ambientais.

    Bacteria: Corresponde a um enorme grupo de procariotos,

    anteriormente classificados como eubactrias, representadas pelos

    organismos patognicos ao homem, e bactrias encontradas nas guas,

    solos, ambientes em geral.

    Dentre estas, temos as bactrias fotossintetizantes (cianobactrias) e outras

    quimiossintetizantes (E. coli), enquanto outras utilizam apenas substratos

    inorgnicos para seu desenvolvimento.

    Eukarya: No mbito microbiolgico, compreende as algas, protozorios

    e fungos (alm das plantas e animais).

    As algas caracterizam-se por apresentarem clorofila (alm de outros

    pigmentos), sendo encontradas basicamente nos solos e guas.

    Os protozorios correspondem a clulas eucariticas, apigmentados,

    geralmente mveis e sem parede celular, nutrindo-se por ingesto e

    podendo ser saprfitas ou parasitas.

    Os fungos so tambm clulas sem clorofila, apresentando parede celular,

    realizando metabolismo heterotrfico, nutrindo-se por absoro.

    Como mencionado anteriormente, os vrus so tambm assunto

    abordado em microbiologia, embora, formalmente, no exibam as

    caractersticas celulares, no sentido de no apresentarem metabolismo

    prprio, de conterem apenas um tipo de cido nuclico, etc.

    A Microbiologia na atualidade

    A definio clssica de "microbiologia" mostra-se bastante imprecisa, e

    at mesmo inadequada, frente aos dados da literatura publicados nesta

    ltima dcada. Como exemplo pode-se citar duas premissas que j no

    podem mais ser consideradas como verdade absoluta na conceituao desta

    rea de conhecimento: as dimenses dos microrganismos e a natureza

    independente destes seres.

  • Em 1985 foi descoberto um organismo, denominado Epulopiscium

    fischelsoni que, a partir de 1991, foi definido como sendo o maior procarioto

    j descrito, exibindo cerca de 500 m de comprimento. Esta bactria foi

    isolada do intestino de um peixe marinho (Surgeonfish, peixe barbeiro ou

    cirurgio), encontrado nas guas da Austrlia e do Mar Vermelho. Alm de

    apresentar dimenses nunca vistas, tal bactria mostra-se totalmente

    diferente das demais quanto ao processo de diviso celular, que ao invs de

    ser por fisso binria, envolve um provvel tipo de reproduo vivparo,

    levando formao de pequenos glbulos, que correspondem s clulas

    filhas.

    Comparao entre o tamanho de uma clula de Epulopiscium e 4 paramcios

    (Adaptado do livro Brock Biology of Microorganisms, 10 Ed., 2003)

    Mais recentemente, em 1999, outro relato descreve o isolamento de

    uma bactria ainda maior, isolada na costa da Nambia. Esta, denominada

    Thiomargarita namibiensis, pode ser visualizada a olho n, atingindo at

    cerca de 0,8 mm de comprimento e 0,1 a 0,3 mm de largura.

    Microscopia

    de luz polarizada,

    revelando os

    grnulos de enxfre

    no interior da

    bactria

    Thiomargarita

    namibiensis.

  • Comparao

    entre a bactria

    Thiomargarita

    namibiensis e uma

    Drosophila.

    (Adaptado de

    Schulz, H. N. et al.

    (1999). Science,

    284:493-495 -

    Clique no autor,

    caso deseje ler o

    artigo original)

    Como analisar a questo do tamanho dos

    microrganismos?

    Durante muito tempo se acreditava que o tamanho das bactrias era

    imposto pelo seu prprio metabolismo, ou seja, se a bactria aumentasse

    muito em tamanho, ela seria incapaz de se manter vivel e morreria. Tal

    fato decorre da seguinte deduo: A rea superficial da membrana

    citoplasmtica seria o fator limitante para a eficincia das trocas com o meio

    externo.

    Sabendo-se que a rea de uma esfera calculada pela frmula e

    que o volume de uma esfera obtido pela frmula , a medida que a

    rea aumenta, seu volume aumenta muito mais rapidamente. Assim, se uma

    bactria comeasse a crescer, aumentando sua rea, a proporo

    rea/volume diminuiria. Isto faria com que a clula passasse a apresentar

    um volume muito grande, sendo que sua rea superficial seria insuficiente,

    em termos de trocas atravs da membrana, para manter sua viabilidade.

    A partir dos isolados de bactrias gigantes, o conceito da limitao

    de tamanho bacteriano vem sendo abandonado, pois no h mais como

    questionar a existncia e viabilidade destas bactrias e, possivelmente,

    novos relatos sero incorporados, deixando de ser meras curiosidades.