PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁSPONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁSDEPARTAMENTO DE BIOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTALCURSO DE ENGENHARIA AMBIENTALMICROBIOLOGIA APLICADAMICROBIOLOGIA APLICADA

Introdução à Introdução à MicrobiologiaMicrobiologia

Jardim do Éden

Pré-História

0 – 3300 a.C. → primeiro documento escrito

História Antiga3300 a.C. – 476 → queda do Império Romano do Ocidente

Idade Média476 – 1453 → queda do Império Romano do Oriente

História Moderna1453 – 1798 → queda da Bastilha (Revolução Francesa)

História Contemporânea Pré-História 1789 – atual

FASES DA HISTÓRIA DA HUMANIDADE

Introdução à Microbiologia

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

Definição:A Microbiologia era definida, até recentemente, como a área da ciência que dedica-se ao estudo dos microrganismos

Formas EncontradasGrupo de Organismos:

vasto e diverso unicelulares de dimensões reduzidas, que podem ser encontrados como células isoladas ou agrupados em diferentes arranjos (cadeias ou massas).sendo que as células, mesmo estando associadas, exibiriam um caráter fisiológico independente

SENEDO ASSIM microbiologia envolve o estudo de organismos procariotos (bactérias, archaeas), eucariotos inferiores (algas, protozoários, fungos) e também os vírus.

Hipócrates (~460-~377 A.C.)Hipócrates (~460-~377 A.C.)

Considerado o fundador da medicina, uma das inúmeras aplicações das Ciências Biológicas.

Platão 427-343 A.C.)Platão 427-343 A.C.)Filósofo grego dos mais

influentes, geometrista, via as coisas como registros imperfeitos do mundo real, ideal, onde tudo seria resultado de formas geométricas perfeitas.

SOBRE A GERAÇÃO ESPONTÂNEAO termo abiogênese (do grego a-bio-genesis, "origem não

biológica") designa a origem da vida a partir de matéria não viva.

Idéias antigas de abiogênese (geração espontânea), consistiam na suposição de que organismos mais complexos não se originariam apenas de seus progenitores, mas de "matéria bruta".

Os primeiros defensores conhecidos de idéias nesse sentido foram Anaximandro, Anaxímenes, Xenófanes, Parmênides, Empédocles, Demócrito e Anaxágoras.

# Sustentavam que a geração espontânea ocorria, mas em versões variadas.

SOBRE A GERAÇÃO ESPONTÂNEA

■ O defensor mais famoso dessa hipótese na antigüidade foi Aristóteles.

→ supunha a existência de um "princípio ativo" dentro de certas porções da matéria inanimada.

AnaxímenesAnaximandro AnaxágorasEmpédocles Demócrito

Tipos de microrganismos estudados pelos microbiologistas.(Adaptado de Tortora et al., Microbiology, 8 ed)

• Anaximandro (609 a.C. – 546 a.C.)O princípio de tudo é uma “coisa” eterna denominada a-peiron.

• Anaxímenes (585 a.C. – 528 a.C.)O tudo (a-peiron) provém do Ar.

• Empédocles (483 a.C. – 430 a.C.)O mundo consiste da fusão de 4 princípios: água, ar, fogo e terra.

• Demócrito (460 a.C. – 370 a.C.)Tudo que existe é composto por elementos indivisíveis (“átomos”).

• Anaxágoras (500 a.C. – 428 a.C.)O universo se constitui pela ação da mente ou inteligência (espírito).

SOBRE A GERAÇÃO ESPONTÂNEASOBRE A GERAÇÃO ESPONTÂNEA

■ Autor do SCALA NATURAE.

■ Reconheceu que os animais graduam de formas mais simples à mais complexas — sem um processo de mudanças.

■ Afirmou que as espécies foram individualmente criadas e são permanentes.

■ Suas idéias permaneceram por mais de 2.000 anos (imutabilidade das espécies).

■ Essencialismo + Cultura cristã → Teologia Natural

ARISTÓTELES (384 – 322 a.C.)

FRANCESCO REDI (1626 - 1697)

Mostrou, através de experimentos, que não haveria geração espontânea de insetos e ratos conforme acreditado anteriormente.

Baseado no crescimento de larvas em carne em decomposição

Médico italiano.

• FRANCESCO REDIFRANCESCO REDI

Em 1668, provou que larvas não nasciam em carne que ficasse inacessível às moscas, de forma que elas não pudessem botar lá seus ovos.

Em suas “experiências sobre a geração de insetos", Redi disse:

Embora me sinta feliz em ser corrigido por alguém mais sábio do que eu caso faça afirmações errôneas, devo expressar minha convicção de que a Terra, depois de ter produzido as primeiras plantas e animais, por ordem do Supremo e Onipotente Criador, nunca mais produziu nenhum tipo de planta ou animal, quer perfeito ou imperfeito...

Redi supunha que a geração espontânea teria ocorrido apenas durante os primórdios da Terra.

Experimento de Francesco RediExperimento de Francesco Redi

Do século XVII em diante foi gradualmente sendo demonstrado que, ao menos no caso de todos os organismos facilmente visíveis, a geração espontânea não ocorria, e que cada ser vivo conhecido era proveniente de uma forma de vida pré-existente, a idéia conhecida como Biogênese.

JOHN NEEDHAMJOHN NEEDHAM

Em 1745, realizou experimentos que vieram a reforçar a hipótese da vida poder originar-se por abiogênese.

Consistiam em aquecer, em tubos de ensaio, líquidos nutritivos com partículas de alimento. Tais tubos eram fechados para, assim, impedir a entrada de ar. Após vários dias, nesses tubos, proliferavam enormes quantidades de pequenos organismos.

→ esses experimentos foram vistos como um grande reforço a hipótese da abiogênese.

LAZZARO SPALLANZANI

■ Em 1768, criticou duramente a teoria e os experimentos de Needham, através de experimentos similares, mas tendo fervido os frascos fechados com sucos nutritivos durante uma hora.

■ Examinando os frascos, não encontrava-se qualquer sinal de vida.

■ Ficou dessa forma demonstrado que Needham falhou em não aquecer suficientemente os frascos a ponto de matar os seres pré-existentes na mistura.

A hipótese de abiogênese continuava sendo aceita pela opinião pública, mas o trabalho de Spallanzani pavimentou o caminho para Louis Pasteur.

Experimento de Needham e SpallanzaniExperimento de Needham e Spallanzani

ANTON VAN LEEUWENHOEK (1632 – 1723) "pai" da microbiologia

Comerciante holandês.

Desconhecedor das teorias vigentes.

Considerado por muitos como o inventor do microscópio simples

Utilizando um microscópio feito por si, observou e descreveu bactérias, protozoários, células do sangue, fibras musculares e muitos outros organismos microscópicos.

ROBERT HOOKE (1635 - 1703)

Escreveu o livro “Micrographia” (1665), com ilustrações muito detalhadas.

Contemporâneo de Isaac Newton. Inventou o microscópio composto.

Usou o termo “célula” pela primeira vez.

Relatos de HookeRelatos de Hooke descrevendo a estrutura de um bolor, foram publicados

anteriormente aos de Leeuwenhoek.

Assim, embora Leeuwnhoek tenha fornecido importantes informações sobre a morfologia bacteriana, estes dois pesquisadores devem ser considerados como pioneiros nesta ciência.

Recentemente foi publicado um artigo discutindo a importância de Robert Hooke para o desenvolvimento da Microbiologia. A hipótese de abiogênese continuava sendo aceita pela opinião pública,

mas o trabalho de Spallanzani pavimentou o caminho para Louis Pasteur.

Sistemas de classificação dos seres vivos:

Linnaeus (séc. XVIII): reinos Animal e VegetalHaeckel (1866): introdução do reino ProtistaWhittaker (1969): 5 reinos, dividos principalmente pelas

características morfólogicas e fisiológicas:Monera: ProcariotosProtista: Eucariotos unicelulares - Protozoários (sem parede celular) e Algas (com parede celular)Fungi: Eucariotos aclorofiladosPlantae: VegetaisAnimalia: Animais

Classificação baseado principalmente em aspectos:evolutivos (filogenética)comparação das sequências de rRNA de diferentes organismos.

Com esta nova proposta de classificação:

Archaea: Procariotos

Bacteria: Procariotos

Eukarya: Eucariotos

A partir dos estudos de C. Woese (1977):

A princípio, acredita-se que estes 3 domínios divergiram a partir de um ancestral comum. Provavelmente os microrganismos eucarióticos atuaram como ancestrais dos organismos multicelulares, enquanto as bactérias e archaeas correspondem a ramos que não evoluíram além do estágio microbiano.

Classificação

Archaea:

* Archaea: são organismos procariotos que, freqüentemente são encontrados em ambientes cujas condições são bastante extremas. No entanto, hoje em dia considera-se as archaeas como um grupo “intermediário” entre procariotos e eucariotos. Definem os limites da tolerância biológica às condições ambientais.

* Muitos destes organismos são:* anaeróbios,* vivendo em locais "inabitáveis" para os padrões humanos - fontes

termais (com temperaturas acima de 100°C);* águas com elevadíssimos teores de sal (até 5M de NaCl - limite de

dissolução do NaCl);* em solos e águas extremamente ácidos ou alcalinos (espécies que

vivem em pH 0, outras em pH 10) e muitas são metanogênicas.

Anaerobic methane oxidizing consortium: Archaea in red, Sulfate Reducing Bacteria in green. Microscopic image shows a consortium after fluorescent in situ hybridization (CARD-FISH). The samples are taken from deep sea sediments off the coast of California, Monterey Bay.Source: Annelie Pernthaler/UFZ

Acidófilas

• Termófilas (Em redor de fontes, cuja água pode ultrapassar os 300 graus Celsius, a vida é abundante, apesar de a luz solar não chegar ali).

Bacteria: Corresponde a um enorme grupo de procariotos, anteriormente

classificados como eubactérias: representadas pelos organismos patogênicos ao homembactérias encontradas nas águas, solos, ambientes em geral. Dentre estas, temos as bactérias fotossintetizantes (cianobactérias) e outras quimiossintetizantes (E. Coli) enquanto outras utilizam apenas substratos inorgânicos para seu desenvolvimento.

Os fungos: são também células sem clorofila, apresentando parede celular, realizando metabolismo heterotrófico, nutrindo-se por absorção. Como mencionado anteriormente, os vírus são também assunto abordado em microbiologia, embora, formalmente, não exibam as características celulares, no sentido de não apresentarem metabolismo próprio, de conterem apenas um tipo de ácido nucléico, etc

Eukarya:

No âmbito microbiológico, compreende:as algas, protozoários e fungos (além das plantas e animais). As algas caracterizam-se por apresentarem clorofila (além de outros pigmentos), sendo encontradas basicamente nos solos e águas. Os protozoários correspondem a células eucarióticas, apigmentados, geralmente móveis e sem parede celular,nutrindo-se por ingestão e podendo ser saprófitas ou parasitas.

The cells of a Kohlrabi have a true membrane bound nucleus so are therefore a member of the domain Eukarya.

Paramecium bursaria is a species of ciliate protozoan that has a mutualistic symbiotic relationship with green alga called Zoochlorella.

http://goldsworthybiology.blogspot.com/2008/07/k-animalia-p-cnidaria-true-jellyfish.html

Protista, Spirogyra

Protista, Ceratium - Dinoflagellate

Fungi, Lichen, symbiotic relationship between fungi and green algaemitochondria

A Microbiologia na atualidade

Definição clássica de "microbiologia" :mostra-se bastante imprecisa; inadequada, frente aos dados da literatura publicados nesta última década.Como exemplo: pode-se citar duas premissas que já não podem mais ser consideradas como verdade absoluta na conceituação desta área de conhecimento: as dimensões 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 procariotojá descrito, exibindo cerca de 500 µm de comprimento. Esta bactéria foi isolada do intestino de um peixe marinho (Surgeonfish, peixe barbeiro oucirurgião), encontrado nas águas da Austrália e do Mar Vermelho. Além de apresentar dimensões nunca vistas, tal bactéria mostra-se totalmente diferente das demais quanto ao processo de divisão celular, que ao invés de ser por fissão binária, envolve um provável tipo de reprodução vivíparo,levando à formação de pequenos “glóbulos”, que correspondem às células filhas.

Site dessa imagem

micro.cornell.edu

Epulopiscium fischelsoni

Mais recentemente, em 1999, outro relato descreve o isolamento de uma bactéria ainda maior, isolada na costa da Namíbia. Esta, denominada Thiomargarita namibiensis, pode ser visualizada a olho nú, atingindo até cerca de 0,8 mm de comprimento e 0,1 a 0,3 mm de largura.

Como analisar a questão do tamanho dos microrganismos?

Durante muito tempo se acreditava que o tamanho das bactérias era imposto pelo seu próprio metabolismo, ou seja, se a bactéria aumentasse muito em tamanho, ela seria incapaz de se manter viável e morreria

A partir dos isolados de bactérias “gigantes”, o conceito da limitação de tamanho bacteriano vem sendo abandonado, pois não há mais como questionar a existência e viabilidade destas bactérias e, possivelmente, novos relatos serão incorporados

Microrganismos atuando como seres multicelulares

Outro aspecto que vem sendo demonstrado refere-se ao caráter “multicelular” das bactérias.

Bactérias encontram-se associadas, formando colônias, ou biofilmes (estruturas rígidas, adesivas, de natureza geralmente polissacarídica, que encontram-se fortemente ancoradas às superfícies, criando um ambiente protegido que possibilita o crescimento microbiano).

Sabe-se que muitos genes de virulência são expressos somente quando a densidade populacional atinge um determinado ponto.

Da mesma forma, a capacidade de captar DNA do meio externo, a bioluminescência, etc, envolvem a percepção da densidade populacional por parte das bactérias.

as algas azuis e verdes são de facto colonias bacterianas

Eletromicrofia eletrônica de uma colônia de E. coli.

569 × 427 - Colonias de bacterias esporuladas termófilas

450 × 338 - Quanto ao grau de agregação (formação de colônias)

BOM FIM DE SEMANA!!!!!!