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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.