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Introdução à Introdução à Microbiologia Microbiologia Microbiologia Ambiental Microbiologia Ambiental Breve histórico A diversidade microbiana Classificação dos microrganismos

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Introdução à Introdução à MicrobiologiaMicrobiologia

Microbiologia AmbientalMicrobiologia Ambiental

Breve históricoA diversidade microbianaClassificação dos microrganismos

- Definição:Definição:

mikrosmikros + + biosbios + + logoslogos

- Primeiros microrganismos- Primeiros microrganismos

3,5 - 3,8 bilhões de anos3,5 - 3,8 bilhões de anos

33

O que são O que são microrganismos?microrganismos?

Organismos vivos ou agentes que na maioria dos casos

não são visualizados a olho nu.

Protozoários, Algas, Bactérias, Fungos e Vírus

Importância dos Importância dos microrganismosmicrorganismosno processo evolutivono processo evolutivo

Responsáveis por alterações nas condições atmosféricas na Terra e

pelo surgimento de outras formas de vida mais complexas.

Principais marcos na história da vida:

• 3,7 bilhões de anos: Origem da vida

• 3,5 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

Importância dos microrganismosImportância dos microrganismos

Responsáveis pela manutenção da vida na Terra

Ciclagem dos elementos pela degradação da matéria orgânica

Benefício/prejuízo a saúde do homem, animais e outros seres vivos

Participam das atividades produtivas da vida do homem

Importância sob a perspectiva do homemImportância sob a perspectiva do homem

Microbiologia: Microbiologia: ± 300 anos± 300 anos

99%

1%

Benéficos ou inócuos P atogênicos

Porquê estudar Porquê estudar Microbiologia? Microbiologia?

São importantes para os animais, plantas e saúde do

homem

São fonte de alimento e importantes na produção de

alimentos

São importantes 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 novo gene é inserido no adenovírus, que é usado para introduzir o DNA modificado na célula humana. Se o tratamento for bem sucedido, o novo gene vai 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

Lister, 1867 – primeira cirurgia asséptica

HISTÓRICO DA MICROBIOLOGIA

EGÍPCIOS: protegiam tumbas com esporos de Aspergillus

BÍBLIA: descrição da lepra (Livro dos Números – 1000 aC) e 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): Varro propôs que diminutas criaturas entravam no

corpo e causavam doenças.

Constatações:

““Praga” e população Praga” e população mundialmundial

.

Praga ou 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.

Todas as classes sociais foram afetadas.

A descoberta dos microrganismos

As primeiras observações: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 de volta ao A geração espontânea de volta ao debatedebate

Redi (1626-1697): moscas não se originam de Redi (1626-1697): moscas não se originam de carne e peixescarne e peixes

a descoberta dos microrganismos reaqueceu os a descoberta dos microrganismos reaqueceu os debatesdebates

- mais um século de controvérsias- mais um século de controvérsias

Pasteur (1822-1895)

A geração espontânea de volta ao A geração espontânea de volta ao debatedebate

Pasteur (1822-1895)Pasteur (1822-1895)

Teoria microbiana da fermentação:

1850: Pasteur resolve problemas da indústria francesa de vinhos

PASTEURIZAÇÃO

Teoria microbiana das Teoria microbiana das doençasdoenças

Robert Koch (1843-1910): Robert Koch (1843-1910):

Descobriu que uma bactéria específica causava Descobriu que uma bactéria específica causava uma determinada doença (Antraz).uma determinada doença (Antraz).

Revolucionou a medicina para diagnóstico e Revolucionou a medicina para diagnóstico e tratamento de doenças e aumentou a expectativa tratamento de doenças e aumentou a expectativa de vida em décadas.de vida em décadas.

Desenvolvimento de técnicas Desenvolvimento de técnicas para estudos dos microrganismospara estudos dos microrganismos

Necessidade de separar diferentes Necessidade de separar diferentes microrganismos para estudosmicrorganismos para estudos

TÉCNICAS DE ISOLAMENTOTÉCNICAS DE ISOLAMENTO

Desenvolvimento de Desenvolvimento de técnicastécnicas

Alemães - conceito de meio de cultura: Alemães - conceito de meio de cultura:

colônias em batatas - isolamentocolônias em batatas - isolamento

meios: caldos, leite, frutas, etc.meios: caldos, leite, frutas, etc.

Koch: ágar-ágar e a cultura puraKoch: ágar-ágar e a cultura pura

PetriPetri: placa: placa para cultura para cultura

Erlich: coloração das célulasErlich: coloração das células

Lister: fenol primeiro desinfetante, técnicas Lister: fenol primeiro desinfetante, técnicas

assépticasassépticas

A idade de ouro da A idade de ouro da Microbiologia Microbiologia (1875-1915)(1875-1915)

Estabelecimento da microbiologia como ciênciaEstabelecimento da microbiologia como ciência

Novos ramos:Novos ramos:

Ecologia MicrobianaEcologia MicrobianaDescoberta 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 vacinasvacinas imunoglobulinasimunoglobulinas anticorpos monoclonaisanticorpos monoclonais

IndústriaIndústria

Drogas, antibióticos, alimentos (Fleming, Waksmam)Drogas, antibióticos, alimentos (Fleming, Waksmam)

VirologiaVirologia: Iwanovski/Stanley: Iwanovski/Stanley

Biologia MolecularBiologia Molecular – 1970 – 1970 mapeamento, recombinação e engenharia genética mapeamento, recombinação e engenharia genética

O futuro da microbiologia

- Área médica

• Doenças emergentes

• Microrganismos novos

• Reaparecimento de doenças

- Biotecnologia e Bioengenharia

- Bioinformática

- Processos industriais e na área ambiental

Diversidade e sua aplicação

A classificação dos A classificação dos microrganismos microrganismos (Taxonomia)(Taxonomia)

Aristóteles (~350 aC): Plantas e animaisAristóteles (~350 aC): Plantas e animais

Nos séculos XVII e XVIII os botânicos e zoólogos começaram a delinear o atual Nos séculos XVII e XVIII os botânicos e zoólogos começaram a delinear o atual sistema de categorias, ainda baseados em características anatômicas superficiais.sistema de categorias, ainda baseados em características anatômicas superficiais.

Carl Linaeus (1758) criou a hierarquia atual (táxons):Carl Linaeus (1758) criou a hierarquia atual (táxons): - classe, ordem, gênero, espécie e variedade.- classe, ordem, gênero, espécie e variedade.

- Sistema binomial- Sistema binomial

1767: descoberta dos microrganismos, sugere:1767: descoberta dos microrganismos, sugere:

- Protozoários: - Protozoários: Reino AnimalReino Animal

- Outros: - Outros: Reino VegetalReino Vegetal

Falta de comunicação na época gerou confusãoFalta de comunicação na época gerou confusão

- Muitos seres simples não se encaixavam na - Muitos seres simples não se encaixavam na divisão Plantas x Animaisdivisão Plantas x Animais

1866: Haeckel propôs o 3º Reino: 1866: Haeckel propôs o 3º Reino:

AnimalAnimalVegetalVegetalProtista Protista (unicelulares)(unicelulares)(algas, fungos, protozoários e bactérias)(algas, fungos, protozoários e bactérias)

Estrutura celular: eucarionte e procarionte

Modo de nutrição: ingestão, fotossíntese e absorção

Algas e protozoários

Bactérias

No século XX a classificação mais aceita passou a ter cinco reinos

1977-1980: nova árvore da vida1977-1980: nova árvore da vida

Confirmação de idéias já aceitas:Confirmação de idéias já aceitas:

procariotos x eucariotosprocariotos x eucariotos

A análise genética levou a propor o estabelecimento

dos super-reinos ou domínios

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.

Staphylococcus spp.