microbiologia aplicada parte i

Microbiologia Aplicada – Prof. Amanda Fraga

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1. Introdução À Microbiologia

Quando você pensa em microbiologia, talvez pense em germes e ouça a voz de

sua mãe chamando lá da época da sua infância. “Não coloque isso na boca. Você não

sabe por onde isso andou, pode estar cheio de germes!” Quando você pensa em

microbiologia, provavelmente NÃO pensa no nosso planeta Terra girando no espaço.

Mas você deveria.

Sem os micróbios, a Terra como a conhecemos não existiria, e nem você. Os

micróbios são importantes em praticamente todos os aspectos da vida humana. Não é

possível você comer um hambúrguer, sentar-se em uma banheira de água quente, ou

mesmo escovar os seus dentes sem encontrar micróbios. Eles estão em toda parte, sobre

o seu corpo e à sua volta. Estão até mesmo nesta página. No entanto, nem todos são

danosos; muitos deles, na verdade, melhoram a qualidade da vida na Terra.

Por Que Estudar Microbiologia?

Os micróbios (bactérias, vírus, fungos, protozoários e algumas algas) vivem em

nós, sobre nós e em quase todos os lugares à nossa volta. Eles têm uma grande

importância em nossa saúde e no meio ambiente. Eles representam um papel importante

em muitos dos alimentos que comemos e nos medicamentos que tomamos.

Os micróbios têm uma importância fundamental na Saúde dos seres humanos

Embora menos de 1% dos micróbios causem doenças (micróbios patogênicos), o

conhecimento de como eles causam as doenças e como elas são transmitidas, bem como

descobrir como essas doenças podem ser tratadas, é de grande importância para o nosso

bem-estar como espécie.

Os micróbios ajudam a manter o equilíbrio da natureza

Muitos microrganismos aquáticos captam a energia da luz do sol e a armazenam

em moléculas que os outros organismos utilizam como alimento. Os microrganismos

decompõem organismos mortos e produtos da excreção dos seres vivos e podem

também decompor algumas espécies de resíduos industriais. Através desta

decomposição, eles produzem o nitrogênio acessível às plantas. Alguns microrganismos

residem no trato digestivo de animais herbívoros e desempenham um importante papel

na capacidade destes animais para digerir a grama.

Os microrganismos são essenciais a muitos esforços do ser humano

As reações bioquímicas realizadas pelos microrganismos têm sido aproveitadas

pelo homem para vários propósitos. Indústrias de alimentos utilizam estas reações no

preparo de alguns produtos. As reações de fermentação são utilizadas na fabricação da

cerveja, do vinho e também na preparação de pão. Um dos benefícios mais

significativos que os microrganismos fornecem é a sua capacidade de sintetizar

antibióticos.

Os microrganismos são especialmente atraentes para muitos pesquisadores

porque:

Comparados a outros organismos, os microrganimos têm estruturas

relativamente simples. É mais fácil estudar a maioria dos processos vitais em

organismos unicelulares simples do que em organismos multicelulares complexos. Um

grande número de microrganismos pode ser usado em um experimento para se

conseguirem resultados estatísticos confiáveis, a um custo razoável. O crescimento de


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um bilhão de bactérias custa menos do que a manutenção de dez ratos. Pelo fato de os

microrganismos se reproduzirem muito rapidamente, eles são especialmente úteis para

os estudos envolvendo a transferência de informação genética. Algumas bactérias

podem sofrer três divisões celulares em uma hora, de modo que os efeitos da

transferência dos genes podem ser rapidamente acompanhados através de muitas

gerações.

A microbiologia é o estudo dos microrganismos, organismos tão pequenos que

um microscópio se faz necessário para estudá-los. Os principais grupos de organismos

estudados na microbiologia são as bactérias, as algas, os fungos, os vírus e os

protozoários. Todos estão abundantemente distribuídos na natureza. A maioria dos

microrganismos possui uma única célula. Os vírus, entidades acelulares minúsculas

situadas entre os seres vivos e a matéria não-viva, comportam-se como seres vivos

quando conseguem penetrar nas células.

Todos os sistemas biológicos têm as seguintes características comuns: 1)

habilidade de reprodução; 2) capacidade de ingestão ou assimilação de substâncias

alimentares, metabolizando-as para suas necessidades de energia e de crescimento; 3)

habilidade de excreção de produtos de escória; 4) capacidade de reagir a alterações do

meio ambiente (algumas vezes chamada de "irritabilidade"), e 5) suscetibilidade à

mutação.

Os princípios da Biologia podem ser demonstrados através do estudo da

Microbiologia, pois os microrganismos têm muitas características que os tornam

instrumentos ideais para a pesquisa dos fenômenos biológicos. Os microrganismos

fornecem sistemas específicos para a investigação das reações fisiológicas, genéticas e

bioquímicas, que são a base da vida. Eles podem crescer, de maneira conveniente, em

tubos de ensaio ou frascos, exigindo, assim, menos espaço e cuidados de manutenção do

que as plantas superiores e os animais. Além disso, crescem rapidamente e se

reproduzem num ritmo muito alto; algumas espécies bacterianas demonstram quase 100

gerações num período de 24 horas. Os processos metabólicos dos microrganismos

seguem os padrões que ocorrem nos vegetais superiores e nos animais..

A vista humana é incapaz de perceber objetos com diâmetro inferior a cerca

de 0,1 milímetro. As células vivas, unidades biológicas da estrutura e função, estão

quase sempre bem abaixo desse limite de tamanho. Portanto, os menores organismos,

aqueles constituídos de uma só célula, são na maioria, invisíveis a vista humana

desarmada. Por esta razão, a própria existência do mundo microbiano só foi

reconhecida pelo homem quando, do progresso da tecnologia científica, resultou a

invenção de microscópios, - instrumentos óticos que servem para ampliar objetos

próximos tão pequenos que não podem ser vistos nitidamente pelo olho desarmado, seja

qual for à proximidade em que sejam colocados. O microscópio foi inventado no início

do século dezessete, desvendando assim, a exploração científica, o reino dos

infinitamente pequenos.

1.1 Posição dos microrganismos no mundo vivo

A Microbiologia estuda alguns organismos que são predominantemente

semelhantes ao vegetais , outros que são similares aos animais e, um terceiro grupo que

tem características aos animais e vegetais. Visto que não existem organismos que não

pertencem, naturalmente, a nenhum destes dois reinos, foi proposta a criação de novos

reinos que os pudessem incluir.

Uma dessas primeiras proposições foi feita em 1866 pelo zoólogo alemão E. H.

Haeckel. Este autor sugeriu que um terceiro reino incluísse os microrganismos que,

tipicamente não poderiam ser classificados como vegetais ou animais. Esses organismos


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foram chamados de protistas e colocados no reino Protista, constituído unicamente por

seres unicelulares. Assim, ao se falar de modo geral em protistas, compreendem-se

bactérias, algas, fungos e protozoários, excluindo-se os vírus que não são organismos

celulares. Mediante os progressos do conhecimento da ultra-estrutura celular, os

microrganismos puderam ser divididos em duas categorias: procariotos e eucariotos.

Esta divisão baseia-se nas diferenças de organização da maquinaria celular. As

algas azuis (cianofíceas) e as bactérias são organismos procariotos. Entre os

microrganismos eucariotos estão os protozoários, os fungos e as demais algas (as

células animais e vegetais são, também eucarióticas). Os vírus, isolados entre os

microrganismos, são deixados de lado neste esquema de organização celular.

Um outro sistema de classificação, o sistema dos cinco reinos, foi proposto por

Robert H. Whittaker (1969), baseado no modo pelo qual o organismo obtém nutrientes

de sua alimentação. Este sistema é, agora, amplamente aceito porque considera relações

evolutivas e é compatível com os recentes estudos bioquímicos, genéticos e

ultraestruturais, os quais sugerem que a endossimbiose (viver junto, um no interior do

outro) hereditária levou até a célula eucariótica, tal como ela é conhecida, a partir de

uma variedade de unidades procarióticas, desenvolvendo-se desde um ancestral

procariótico comum.

Os microrganismos, portanto, são encontrados em três dos cinco reinos: reino

Monera (bactérias e cianobactérias), reino Protista (algas microscópicas e protozoários)

e reino Fungi (leveduras e bolores). Até 1977, a idéia prevalecente era de que os

organismos procariotos, por causa da sua simplicidade estrutural, eram os ancestrais de

eucariotos mais complexos. Com as pesquisas de Carl Woese e seus colaboradores,

ficou comprovado que os procariotos e eucariotos evoluíram por vias completamente

diferentes a partir de uma forma ancestral comum, como mostra a figura 1. Estes

pesquisadores utilizaram uma técnica que compara o arranjo nucleotídico do RNAr

entre diferentes organismos. Por exemplo, se as sequências de ribonucleotídeos de 2

tipos de organismos diferem em grande extensão, a relação entre ambos é muito

distante; ou seja, os organismos divergiram há muito tempo de um ancestral comum.

Porém, se as sequências mostram mais similaridades, os organismos estão intimamente

relacionados e têm um ancestral comum relativamente recente. Os eucariotos possuem

um tipo geral de sequência e os procariotos, um segunto tipo. Dentre os procariotos,

alguns têm um terceiro tipo de sequência, que difere dos anteriores. Com isso, concluiu-

se que há 2 tipos principais de bactérias, designadas de arqueobactérias e eubactérias.

A figura 1 mostra um esquema das vias pelas quais os organismos vivos

evoluíram, como deduzido através de estudos comparativos e RNA ribossômico.

Figura 1. Representação das vias pelas quais os organismos vivos evoluíram, como deduzido

através de estudos comparativos.


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1.2 Distribuição dos Microrganismos na Natureza

Os microrganismos se encontram em praticamente todos os lugares da natureza.

São transportados por correntes aéreas desde a superfície da Terra até as camadas

superiores da atmosfera. Mesmo os microrganismos típicos dos oceanos podem ser

achados a muitos quilômetros de distância, no alto de montanhas. São encontrados em

sedimentos no fundo do mar, em grandes profundidades. São carregados por correntes

fluviais e até mares; e, se dejetos humanos contendo bactérias patogênicas forem

despejados em correntes de água, a doença pode disseminar-se de um lugar para outro.

Os microrganismos ocorrem mais abundantemente onde puderem encontrar

alimentos, umidade e temperatura adequadas para seu crescimento e multiplicação. Uma

vez que as condições que favorecem a sobrevivência e o crescimento de muitos

microrganismos são as mesmas sob as quais vivem as populações humanas, é inevitável

que vivamos entre grande quantidade de microrganismos. Eles estão no ar que

respiramos e no alimento que ingerimos. Estão na superfície de nosso corpo, em nosso

trato digestivo, na boca, no nariz e em outros orifícios naturais. Felizmente, a maioria

dos microrganismos é inócua para o homem, e este tem meios de resistir à invasão

daqueles que são potencialmente patogênicos.

1.3 Áreas de aplicação da Microbiologia

Existem numerosos aspectos no estudo da Microbiologia, que são divididos em

duas áreas principais: a microbiologia básica e a microbiologia aplicada. A

microbiologia básica estuda a natureza fundamental e as propriedades dos

microrganismos. Preocupa-se com assuntos relacionados aos seguintes temas:

! características morfológicas (forma e tamanho das células, composição

química, etc.);

! características fisiológicas (necessidades nutricionais específicas e condições

necessárias ao crescimento e reprodução);

! atividades bioquímicas (modo de obtenção de energia pelos microrganismos);

! características genéticas (hereditariedade e variabilidade das características);

! características ecológicas (ocorrência natural dos microrganismos no ambiente

e sua relação com outros organismos);

! potencial de patogenicidade dos microrganismos e

! classificação (relação taxonômica entre os grupos do mundo microbiano).

Na microbiologia aplicada estuda-se como os microrganismos podem ser

usados ou controlados para várias finalidades práticas. Os pricipais campos de aplicação

da microbiologia incluem: medicina, alimentos e laticínios, agricultura, indústria e

ambiente.

Na área industrial, por exemplo, os microrganismos são utilizados na síntese de

uma variedade de substâncias químicas, desde o ácido cítrico até antibióticos mais

complexos e enzimas. Certos microrganismos são capazes de fermentar material

orgânico animal e humano, produzindo gás metano que pode ser coletado e usado como

combustível. A biometalurgia explora as atividades químicas de bactérias para extrair

minerais, como cobre e ferro de minérios de baixa qualidade. A indústria do petróleo

têm utilizado bactérias e seus produtos, como os exopolissacarídeos presentes

externamente à célula bacteriana, para aumentar a extração do petróleo de rochas

reservatório.

Na área ambiental, estuda-se a utilização de microrganismos que podem

degradar poluentes específicos, como herbicidas e inseticidas. A microbiologia médica

trata dos microrganismos causadores de doenças humanas (patogênicos, além de estar

relacionada com a prevenção e o controle das doenças. Juntamente com a engenharia

genética, têm pesquisado a produção de enzimas bacterianas que dissolvam coágulos


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sangüíneos, vacinas humanas utilizando vírus de insetos e testes laboratoriais rápidos

para diagnóstico de infecção viral, entre tantas outras aplicações possíveis nesta área.

A microbiologia dos alimentos está relacionada com as doenças que podem ser

transmitidas pelos alimentos, como por exemplo, infecções causadas por salmonelas,

intoxicações causadas por estafilococos e clostrídios. Relaciona-se também com

aspectos positivos, com a utilização de microrganismos na produção de

alimentos/bebidas (queijos, pães, cervejas, etc.).

2. A Descoberta Do Mundo Microbiano

O descobridor do mundo dos organismos microscópicos foi um habilidoso

artesão holandês, Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723), que era fabricante de lentes

para a visão. Leeuwenhoek construiu sistemas de lentes que permitiam observar objetos

pequenos com aumento de 100 a 200 vezes.

Esses antigos sistemas em nada lembravam os modernos microscópios. Mesmo

assim, com o seu invento, Leeuwenhoek pôde observar vários tipos de materiais. Esse

instrumento desvendou o mundo dos seres vivos microscópicos, até então

desconhecido, Figura 2.

Figura 2. Microscópio de Leeuwenhoek.

Uma dimensão inteiramente nova veio, assim, enriquecer a biologia. Todos os

tipos principais de microrganismos unicelulares que hoje conhecemos – protozoários,

algas, fungos e bactérias – foram primeiramente descritos por Leeuwenhoek muitas

vezes com tal precisão que é possível identificar espécies individuais a partir de suas

descrições originais.

Robert Hooke, contemporâneo inglês de Leeuwenhoek, com o auxílio de um

microscópio simples, porém melhor que o do holandês, estudou materiais obtidos de

vários seres vivos: penas de aves, asas e patas de insetos e pedaços de cortiça. Sobre

esses últimos, disse que eram porosos, com cavidades semelhantes aos favos de uma

colméia. Hooke estava vendo apenas o esqueleto externo das células vegetais. Tratava-

se, portanto, de matéria morta e não células vivas. As cavidades que ele chamou de

células (do grego koilos, oco, ou do latim cella, cavidade), em 1665, eram, na verdade,

os espaços antes ocupados pelas células.


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Figura 3. Microscópio de Hooke.

As observações feitas por Hooke não tiveram grande repercussão, e pouco se

falou das células durante 160 anos, até a descoberta do núcleo celular, em 1831, por

Robert Brown. Em 1830, foram desenvolvidas as lentes acromáticas, que não geravam

distorções de cores. Elas permitiram o surgimento de microscópios com poder de

aumento muito superior aos primitivos microscópios de uma só lente. O botânico

alemão Mathias Schleiden afirmou, em 1838, serem todas as plantas constituídas por

células. No ano seguinte, o seu compatriota Theodor Schwann, fisiologista, concluiu

que também todos os animais eram formados por elas.

Assim nasceu a TEORIA CELULAR, dizendo que “todos os seres vivos são

constituídos por células”. Mais tarde, concluiu-se também que as células surgem

sempre de outras células, já existentes.

Essa descoberta revolucionou não só a Biologia, mas também a nossa noção de

mundo, porque mostrou a ligação que existe entre todos os seres vivos do planeta, já

que todos somos formados por células. Atualmente, os cientistas fazem uso de

microscópios eletrônicos, que permitem aumentos de até um milhão de vezes,

aproximadamente. Um tipo especial de microscópio eletrônico é o microscópio

eletrônico de varredura, capaz de oferecer aumentos próximos a cem milhões de vezes.

As células são as unidades vivas que formam o corpo dos seres vivos. São

consideradas vivas por realizarem funções necessárias a manutenção da vida, como:

nutrição, respiração, crescimento e reprodução.

2.1. Geração Espontânea versus Biogênese

A descoberta dos microrganismos focalizou o interesse científico sobre a origem

dos seres vivos. No que se refere às formas superiores de vida, Aristóteles (384-322

a.C.) pensava que os animais podiam se originar espontaneamente do solo, de plantas e

de outros animais diferentes, e sua influência ainda atingiram o século XVII. Era aceito

como fato, por exemplo, que as larvas podiam ser produzidas pela exposição da carne a

o calor e ao ar, embora Francesco Redi (1626-1697) duvidasse do mesmo. Ele realizou

uma experiência na qual colocou carne numa jarra coberta com gaze. Atraídas pelo odor

da carne, as moscas puseram seus ovos sobre a cobertura e, destes, emergiram as larvas.

Esta experiência e outras parecem ter resolvido o assunto, ao menos no que se referia a

tais formas vivas. Com os microrganismos, contudo, era diferente; seguramente eles não

tinham pais.

Em 1749, John Needham (1713-1781) trabalhando com carne exposta a cinzas

quentes observou o aparecimento de microrganismos que não existiam no início da

experiência, concluindo que as bactérias tinham se originado da carne. Quase que ao

mesmo tempo, Spallanzani (1729-1799) ferveu caldo de carne durante uma hora,

fechando logo a seguir os frascos. Nenhum microrganismo apareceu, mas seus

resultados, ainda que repetidos, não convenceram Needham. Este insistia em que o ar

era essencial para a produção espontânea dos seres microscópicos, e este ar tinha sido

excluído dos frascos pelo fechamento. 60 a 70 anos mais tarde dois pesquisadores

responderam a este argumento. Franz Schulze (1815-1873) aerava infusões fervidas,


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fazendo o ar atravessar soluções fortemente ácidas, enquanto Theodor Schwann (1810-

1882) forçava o ar através de tubos aquecidos ao rubro. Em nenhum dos casos surgiram

os micróbios. Os adeptos da geração espontânea não se convenceram, dizendo que o

ácido e o calor é que não permitiram o crescimento dos micróbios. Por volta de 1850,

Schröder e Von Dush realizaram uma experiência mais convincente, fazendo o ar passar

através do algodão para frascos que continham o caldo aquecido. Assim, as bactérias

foram retidas pelas fibras de algodão, tanto que não houve seu desenvolvimento.

Figura 4. Experimento de Redi.

O conceito de geração espontânea foi revivido, pela última vez, por Pouchet, que

publicou em 1859, um relatório, provando sua ocorrência. Pouchet foi rebatido por

Louis Pasteur (1822-1895). Este preparou um frasco com colo longo, estreito, em

pescoço de cisne. As soluções nutritivas foram aquecidas no frasco e o ar - não-tratado e

não-filtrado - podia passar para dentro ou para fora. Os micróbios, porém, depositavam-

se no pescoço de cisne e não apareciam na solução.

Finalmente, John Tyndall (1820-1893) efetuou experiências numa caixa

especialmente desenhada para provar que a poeira carrega os micróbios. Se não houver

poeira, o caldo estéril ficará livre de crescimento microbiano por períodos de tempo

indefinidos.

Figura 5. Teoria da geração espontanea.


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Foi o cientista francês Louis Pasteur (1822-1895), que já fazia experimentos

sobre a origem dos microrganismos que lançou “luz” sobre o assunto. Com um de seus

experimentos, que ficou conhecido como “pescoço de cisne”, ele acabou derrubando

categoricamente a idéia da geração espontânea. A seqüência de desenhos a seguir

explica como foi realizado o experimento por Pasteur nos frascos “pescoço de cisne”.

Dessa forma ele demonstrou definitivamente que a vida não se origina espontaneamente

de um material não vivo. Observou que, mantendo os sucos a uma temperatura de 62-63

º C, durante uma hora e meia, obtinha o resultado desejado. Este processo tornou-se

conhecido como pasteurização e hoje é amplamente utilizado nas indústrias de

fermentação, porém é a indústria dos derivados do leite que está mais familiarizada com

este método, visando a destruição dos microrganismos patogênicos, presentes no leite.

Figura 6. Experimento de Pasteur.

As experiências realizadas por Pasteur e Redi apoiavam a idéia da biogênese,

isto é, um ser vivo só se origina a partir de outro ser vivo pré-existente.

Na Alemanha, o médico Robert Koch (1843-1910) estudou o problema do

carbúculo hemático, que é uma doença do gado bovino, caprino e, às vezes, do homem.

Ele descobriu os bacilos típicos com extremidades cortadas em ângulos retos, no sangue

de animais mortos pela infecção carbunculosa. Inoculou as bactérias em meios de

cultura, em seu laboratório, examinou-as ao microscópio para estar seguro de que

apenas uma espécie tinha se desenvolvido e injetou-as em outros animais para verificar

se estes se tornavam doentes e desenvolviam os sintomas clínicos do carbúnculo

hemático. A partir destes animais experimentais, Koch isolou micróbios iguais aos que

tinha encontrado originalmente nos carneiros infectados. Esta foi a primeira vez que

uma bactéria foi comprovada como causa de uma doença animal. A partir disto foram

estabelecidos os postulados de Koch: 1) Um microrganismo específico pode sempre ser

encontrado em associação com uma dada doença. 2) O organismo pode ser isolado e

cultivado, em cultura pura, no laboratório. 3) A cultura pura produzirá a doença quando

inoculada em animal sensível. 4) É possível recuperar o microrganismo, em cultura

pura, dos animais experimentalmente infectados.


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2.2. Caracterização e Classificação dos Microrganismos

A caracterização e a classificação dos organismos vivos são o principal objetivo

em todos os ramos da Ciência Biológica. A partir do momento em que um organismo é

completamente conhecido, torna-se possível fazer comparações com outros,

determinando semelhanças e diferenças. As comparações das características de grande

número de microrganismos resultam, eventualmente, num sistema de agrupamento das

espécies semelhantes. Por fim, cria-se um grupo com características muito semelhantes,

que é considerado como uma espécie e recebe um nome específico, isto é, o

microrganismo adquire um nome.

Por serem individualmente tão pequenos que não podem ser visualizados sem

ajuda de um microscópio, não é prático trabalhar com um único indivíduo. Por esta

razão estudam-se culturas, que contêm milhares, milhões e até mesmo bilhões de

indivíduos. Uma cultura que consiste em uma única espécie de microrganismo (uma

espécie viva), independentemente do número de indivíduos, num ambiente livre de

outros organismos vivos, é chamada de cultura axênica. Os microbiologistas usualmente

se referem a tais culturas como culturas puras, embora, no sentido técnico estrito, a

cultura pura seja aquela que se origina do crescimento de uma única célula. Se dois ou

mais tipos (espécies) crescem juntos, como normalmente ocorre na natureza, passam a

constituir uma cultura mista.

Antes de identificar e classificar um microrganismo, suas características devem

ser determinadas com detalhes adequados. As principais incluem as seguintes:

1. Características culturais: os nutrientes exigidos para o crescimento e as

condições físicas do ambiente que favorecem o desenvolvimento.

2. Características morfológicas: as dimensões das células, seus arranjos, a

diferenciação e a identificação de suas estruturas.

3. Características metabólicas: a maneira pela qual os microrganismos

desenvolvem os processos químicos vitais.

4. Características da composição química: a identificação dos principais e típicos

constituintes químicos da célula.

5. Características antigênicas: a detecção de componentes especiais da célula

(químicos) que fornecem evidências de semelhança entre as espécies.

6. Características genéticas: a análise da composição do ácido

desoxirribonucleico (DNA), assim como a determinação das relações entre o DNA

isolado de diferentes microrganismos.

A maioria das características acima citadas é determinada através de testes

laboratoriais, que incluem o uso de diferentes meios e diferentes reações químicas. No

entanto, um dos instrumentos mais poderosos na investigação é o microscópio.


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3. Bactérias

O reino Monera é formado pelas bactérias, organismos unicelulares que diferem

de outros seres vivos por serem procariontes, isto é, suas células não possuem um

núcleo individualizado por uma membrana e elas podem viver isoladas ou reunidas em

colônia. Acredita-se que os seres procariontes formem um grupo de seres vivos muito

antigo e que tenham surgido há cerca de 3,5 bilhões de anos. Existem evidências de que

os organismos procariontes primitivos foram os ancestrais de todas as formas de vida

que encontramos hoje na Terra.

Tabela 1. Diferenças fundamentais entre os 3 domínios.

As bactérias são encontradas em todos os ecossistemas terrestres: solo, rios,

lagos, profundezas oceânicas, montanhas elevadas, altas camadas atmosféricas e

também dentro e fora do organismo de outros seres vivos. São microscópicas, podendo

ser visualizadas por um microscópio óptico ou eletrônico. A maioria mede entre 1 a 10

micrômetros (símbolo μm). 1 micrômetro corresponde à milésima parte de um

milímetro.

Atualmente, o reino Monera está dividido em dois grupos: as arqueobactérias e

as eubactérias.

3.1. As arqueobactérias

O nome dado a esse grupo de bactérias se refere à época em que elas surgiram.

Atualmente, há poucas espécies de arqueobactérias. O prefixo arqueo vem da língua

grega e significa antigo. Supõe-se que as arqueobactérias tenham surgido há cerca de 3

bilhões de anos e que, até hoje, sofreram poucas modificações. Podem ser encontradas

nos ambientes mais extremos do planeta, onde não há possibilidade de vida para outros

seres vivos. Há arqueobactérias em fontes termais ácidas cuja temperatura varia de 60º

C a 80º C. Outro grupo consegue sobreviver no mar Morto ou em lagoas com salinidade

altíssima. Existem, ainda, aquelas que vivem em pântanos e no tubo digestório de

alguns animais herbívoros ou de insetos, como o cupim, produzindo gás metano que é

liberado para a atmosfera.

As eubactérias (do grego eu, verdadeiro). Esse grupo reúne a maioria das

bactérias conhecidas. Elas são mais complexas que as arqueobactérias e estão reunidas

em dois grupos: as bactérias e as cianobactérias.

3.2. Morfologia e Ultra-Estrutura das Bactérias


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Entre as principais características das células bacterianas estão suas dimensões,

forma, estrutura e arranjo. Estes elementos constituem a morfologia da célula (figura 3).

Embora existam milhares de espécies bacterianas diferentes, os organismos isolados

apresentam uma das três formas gerais: elipsoidal ou esférica, cilíndrica ou em

bastonete e espiralada.

As células bacterianas esféricas ou elipsoidais são chamadas de cocos e podem

apresentar os arranjos. As células bacterianas cilíndricas ou em bastonetes (bacilos)

comumente apresentam-se isoladas e ocasionalmente ocorrem aos pares (diplobacilos)

ou em cadeias (estreptobacilos). As bactérias espiraladas (singular = spirillum; plural =

spirilla) ocorrem, predominantemente, como células isoladas. As células individuais de

espécies diferentes exibem, contudo, nítidas diferenças no comprimento, número e

amplitude das espirais e na rigidez das paredes celulares. As bactérias curtas com

espiras incompletas são conhecidas como bactérias comma ou vibriões.

A unidade de medida das bactérias é o micrômetro, que equivale a 10-³ mm. As

bactérias mais freqüentemente estudadas em laboratório medem, aproximadamente, 0,5

a 1,0 μm por 2,0 a 5,0 μm. Os estafilococos e estreptococos, por exemplo, têm

diâmetros variáveis entre 0,75 e 1,25 μm. As formas cilíndricas, tais como o bacilo da

febre tifóide e da disenteria, apresentam uma largura de 0,5 a 1,0 μm e um comprimento

de 2 a 3 μm. Algumas formas filamentosas podem exceder os 100 μm de comprimento,

mas seu diâmetro está, de modo característico, entre 0,5 e 1,0 μm.A figura 7 mostra o

tamanho comparativo de uma célula de uma bactéria, um vírus e um protozoário.

Figura 7. Comparação entre os microrganismos quanto ao tamanho.

Em função dessa variação de formas, são agrupadas assim:

Cocos: forma arredondada.

Bacilos: células cilíndricas, alongadas com forma de bastonetes.

Espirilos: são filamentos longos, espiralados, que apresentam certa rigidez.

Vibriões: possuem aspecto que lembra um bastonete curvo ou uma vírgula.


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Figura 8. Estruturas Bacterianas

O exame da célula bacteriana revela certas estruturas definidas por dentro e por

fora da parede celular. Seguem-se breves descrições das estruturas bacterianas de fácil

identificação:

Flagelos: apêndices muito finos, semelhantes a cabelos, que se exteriorizam

através da parede celular e se originam de uma estrutura granular (corpo basal)

imediatamente abaixo da membrana citoplasmática, no citoplasma. O flagelo apresenta

três partes: uma estrutura basal, uma estrutura semelhante a um gancho e um longo

filamento externo à parede celular (figura 8). O seu comprimento é, usualmente, várias

vezes o da célula, mas seu diâmetro é uma pequena fração do diâmetro celular (p.e., 10

a 20 nm). Algumas bactérias se movimentam por outros meios, diversos da atividade

flagelar, como o deslizamento provocado pelo fluxo protoplasmático ou pela resposta

táxica (p.e., fototaxia, quimiotaxia).

Figura 9. Esquema do Flagelo


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Pêlos (fímbrias): apêndices filamentosos menores, mais curtos e mais

numerosos que os flagelos e que não formam ondas regulares. Estão presentes em

muitas bactérias gram-negativas. São encontrados

tanto nas espécies móveis como nas imóveis e

portanto, não desempenham papel relativo à

mobilidade. Podem funcionar como sítios de adsorção de

vírus bacterianos, como mecanismo de aderência à

superfícies e como porta de entrada de material

genético durante a conjugação bacteriana [(pêlo

sexual) (figura 9)]. fímbrias: adesão (várias unidades/célula)

pili: mais longos (geralmente 1 unidade/célula)

- conjugação

- adesão em bactérias patogênicas

composição: proteínas

Figura 10. Pili e Fímbria

Glicocálice: formado de uma substância viscosa, que forma uma camada de

cobertura ou envelope ao redor da célula. Se o glicocálice estiver organizado de maneira

definida e estiver acoplado firmemente à parede celular, recebe o nome de cápsula; se

estiver desorganizado e sem qualquer forma e anda estiver frouxamente acoplado à

parede celular, recebe o nome de camada limosa. O glicocálice pode ter natureza

polissacarídica (um ou vários tipos de açúcares como p.e., galactose, ramnose, glicana,

etc.) ou polipeptídica (p.e., ácido glutâmico). A principal função do glicocálice é a

aderência sobre superfícies; ele pode evitar o dessecamento das bactérias, fornece um

envoltório protetor e pode servir, também, como reservatório de alimentos, além de

evitar a adsorção e lise da células por bacteriófagos (figura 10).

* composição: glicoproteínas e/ou polissacarídeos

* função:

- adesão

- proteção contra dessecamento e fagocitose

Vesículas de gás

- procariotos aquáticos fotossintetizantes: ex. Cianobactérias

- ajuste vertical na coluna de água para regiões de luz ótima para a

fotossíntese

- poucas ou até centenas por célula

- proteínas hidrofóbicas

Figura 11. Estrutura do Glicocálice

Parede Celular: dá forma à célula e situa-se abaixo das substâncias

extracelulares (glicocálice) e externamente à membrana que está em contato imediato

com o citoplasma. Sua espessura é calculada, em média, de 10 a 25 nm. A função da


14

parede celular é a de proporcionar uma moldura rígida, ou "colete", que suporta e

protege as estruturas protoplasmáticas mais lábeis, em face das possíveis lesões

osmóticas; evita ainda a evasão de certas enzimas, assim como o influxo de certas

substâncias que poderiam causar dano à célula.

Nas eubactérias, o peptideoglicano (ou mureína), um composto polimérico, é o

componente da parede celular que determina sua forma. A parede celular das bactérias

Gram-positivas é constituída por ácido teicóico, além do peptideoglicano, que

corresponde à uma fração maior que a encontrada na parede das bactérias Gram-

negativas (figura 11). A parede das bactérias Gram-negativas é mais complexa que a

parede das Gram-positivas pois possui uma membrana externa cobrindo uma camada

fina de peptideoglicano (figura 12). Esta membrana externa é cosnstituída por

fosfolipídeos, proteínas e lipopolissacarídeos (LPSs).

Figura 12. Gram Positiva. 90 % da parede formados de peptideoglicano (até 20

camadas) 30-60 nm.

Figura 13. Gram Negativa. 10 % de peptideoglicano (1-2 camadas) 2-3 nm

“Membrana” externa de bactérias Gram negativas (camada LPS).

Camada dupla, composta de:

• fosfolipídeos

• proteínas

• lipídeos

• polissacarídeos

lipoproteínas

Funções da camada:

• Seus componentes são tóxicos quando injetados em animais

• Participa do processo de nutrição formando canais de passagem


15

• Maior rigidez à parede celular

3.3. Estruturas internas à parede celular:

Protoplastos: quando remove-se a parede celular de uma bactéria, esta torna-se

um corpo arredondado, que assume a forma esférica, justamente por não contar com a

rígida limitação da parede. A bactéria recebe o nome, então, de protoplasto, que pode

ser caracterizado como: imóvel, esférico, não se divide, não forma nova parede celular e

não é suscetível, de modo geral, à infecções por bacteriófagos.

Membrana citoplasmática: fina membrana situada abaixo da parede celular

(figura 13). Sua espessura é da ordem de 7,5 nm e é composta de fosfolipídeos (20 a

30%), que formam uma bicamada que envolve as proteínas (50 a 70%). A membrana é

sítio da atividade enzimática específica e do transporte de moléculas para dentro e para

fora da célula. Em alguns casos, a membrana se estende no citoplasma para formar o

mesossomo, que participa do metabolismo (através da secreção de certas enzimas, com

as penicilinases) e da replicação celular (na formação do septo durante o processo de

divisão celular).

Citoplasma: o material celular pode ser dividido em: área citoplasmática, que é

a porção fluida contendo substâncias dissolvidas e partículas tais como ribossomos, e

material nuclear ou nucleóide, rico em DNA.

Inclusões citoplasmáticas: depósitos concentrados de certas substâncias,

insolúveis, chamados de grânulos, e que podem servir como fonte de material nutritivo

de reserva. Os grânulos podem ser constituídos de polissacarídeos (amido, glicogênio),

lipídeos, fosfatos e até enxofre, como é o caso das bactérias sulforosas.

Material nuclear: as células bacterianas não contêm o núcleo típico das células

animais e vegetais. O material nuclear consiste de um cromossomo único e circular e

ocupa uma posição próxima do centro da célula. Pode ser chamado de corpo

cromatínico, nucleóide, equivalente nuclear ou cromossoma bacteriano.

Endósporos: esporos que se formam dentro da célula. São como um corpo oval

de parede espessa (um por célula), altamente resistente e refráteis. Todas bactérias dos

gêneros Bacillus e Clostridium produzem endósporos. São constituídos de ácido

dipicolínico e por grande quantidade de cálcio. Os esporos representam uma fase latente

(repouso) da célula bacteriana; comparados com as células vegetativas, são

extremamente resistentes aos agentes físicos e químicos adversos, demonstrando uma

estratégia de sobrevivência. Encontrados em algumas Gram positivas: Bacillus;

Clostridium; Sporosarcina; Sporolactobacillus. 10 % do peso seco é ácido dipicolínico

(exclusivo de esporos): estabilização do DNA. Resistentes ao calor, radiações, ácidos,

desinfetantes, lisozima.

Tipos Nutritivos das Bactérias

As bactérias podem ser divididas em grupos com base em suas exigências

nutritivas. A principal separação corresponde aos grupos fototróficos (organismos que

utilizam a energia radiante como fonte de energia) e quimiotróficos (organismos

incapazes de utilizar a energia radiante; dependem da oxidação de compostos químicos

para a obtenção de energia) (tabela 2).

♦ Fototróficos: existem bactérias que utilizam o CO2 como principal fonte de

carbono; são as fotolitotróficas. Outras exigem um composto orgânico (álcoois, ácidos

graxos, aminoácidos) e são ditas fotorganotróficas.

♦ Quimiotróficos: bactérias que utilizam o CO2 como fonte de carbono e

oxidam compostos inorgânicos (p.e., nitritos) ou elementos químicos (p.e., enxofre)

para obtenção da fonte de energia ,são chamadas quimiolitotróficas. As que utilizam

compostos orgânicos para obter energia, são chamadas quimiorganotróficas.


16

As bactérias fotolitotróficas e quimiolitotróficas são conhecidas, comumente,

como autotróficas, ao passo que as espécies fotorganotróficas e quimiorganotróficas

são designadas heterotróficas.

As bactérias heterotróficas apresentam exigências nutritivas mais simples. O

fato de um organismo poder crescer e se reproduzir numa mistura de compostos

químicos simples indica que ele possui uma grande capacidade de síntese. As bactérias

heterotróficas foram estudadas mais profundamente porque, sob certo aspecto,

demonstram um interesse mais imediato. Neste grupo se encontram todas as bactérias

patogênicas para o homem, para outros animais e para os vegetais, assim como a maior

parte da população microbiana do ambiente humano. As bactérias heterotróficas,

embora constituam o principal grupo nutritivo, variam, consideravelmente, quanto aos

nutrientes específicos exigidos para o crescimento. As heterotróficas podem ser

consumidoras, alimentando-se de outros organismos vivos; saprófitas, que se

alimentam de matéria orgânica morta. Outras podem ser simbiontes, ou seja, mantém

uma relação estreita com um organismo de espécie diferente. Estas simbiontes podem

ser comensais, que nem ajudam, nem prejudicam seu hospedeiro, ou podem ser

parasitas, que causam dano ao hospedeiro (caso das bactérias patogênicas).

3.4. Condições Físicas Necessárias ao Crescimento

Assim como as bactérias variam com relação às exigências nutritivas, também

demonstram respostas diversas às condições físicas do ambiente.

pH

Lembre-se de que a acidez ou alcalinidade de um meio é expressa em termos de

pH. Os microrganismos possuem um pH ótimo – o pH no qual eles crescem melhor. O

pH ótimo pra os microrganismos está geralmente próximo da neutralidade (pH 7). A

maioria dos micróbios não cresce em um pH com uma unidade acima ou abaixo de seu

pH ótimo. De acordo com sua tolerância à acidez ou à alcalinidade, as bactérias são

classificadas em:

No entanto, espécie alguma consegue tolerar por completo a faixa inteira de pH

de qualquer uma destas categorias, e muitas delas toleram uma faixa que se sobrepõe a

duas categorias.

Acidófilas – ou seja, organismos que têm afinidade por meios ácidos,

desenvolvem-se melhor em valores de pH de 0,1 a 5,4. O Lactobacillus, que produz

ácido lático, é um acidófilo, mas suporta apenas uma acidez moderada;

Neutrófila – vivem entre valores de pH de 5,4 a 8,5. A maioria das bactérias

que causam doenças nos seres humanos pertence ao grupo das neutrófilas;

Alcalófilas – ou bactérias que gostam de ambientes alcalinos, vivem em

valores de pH entre 7 e 11,5. O Vibrio cholerae, o agente causador da doença chamada

cólera asiático, cresce melhor em pH em torno de 9.

Os efeitos do pH sobre os organismos podem estar em parte relacionados à

concentração de ácidos orgânicos no meio e à proteção que as paredes celulares

bacterianas às vezes proporcionam. Muitas bactérias, freqüentemente, produzem

quantidades suficientes de ácidos como subprodutos metabólicos que eventualmente

interferem em seu próprio crescimento.

Temperatura

A maioria das espécies bacterianas pode se desenvolver em uma faixa de

temperatura superior a 30º C, mas as temperaturas máxima e mínima variam

consideravelmente entre as diferentes espécies. A água do mar permanece líquida

abaixo de 0º C, e os organismos que lá vivem conseguem tolerar temperaturas


17

negativas. De acordo com suas faixas de temperatura de crescimento, as bactérias

podem ser classificadas como organismos:

Psicrófilos – ou organismos que gostam do frio, crescem melhor a

temperaturas de 15 a 20º C, apesar de alguns viverem bem a 0º C. Os psicrófilos vivem

principalmente em águas e solos frios. Nenhum deles sobrevive no corpo humano, mas

alguns são conhecidos por causarem deterioração em alimentos refrigerados. Os

psicrófilos obrigatórios não crescem a temperaturas acima de 20º C, e psicrófilos

facultativos se desenvolvem melhor a temperaturas abaixo de 20º C, mas que também

cresce acima desta temperatura;.

Mesófilos – entre os quais se inclui a maioria das bactérias, são organismos

que crescem melhor a temperaturas entre 25 e 40º C. Os patógenos humanos estão

incluídos nesta categoria e, em sua maioria, crescem melhor a uma temperatura próxima

à do corpo humano (37º C);

Termófilos – ou organismos que gostam do calor, desenvolvem-se melhor a

temperaturas de 50 a 60º C. Muitas destas bactérias são encontradas em pilhas de adubo,

e algumas toleram temperaturas de 110º C em fontes termais ferventes. Os termófilos

obrigatórios se desenvolvem apenas a temperaturas acima de 37º C, e termófilos

facultativos se desenvolvem tanto acima quanto abaixo de 37º C.

Figura 14. Temperaturas.

A faixa de temperatura na qual um organismo se desenvolve é amplamente

determinada pelas temperaturas nas quais suas enzimas atuam. Dentro desta faixa,

podem ser identificadas três temperaturas críticas:

1. A temperatura mínima de crescimento, que é a menor temperatura em que as

células se dividem;

2. A temperatura máxima de crescimento, que é a temperatura mais alta em que

as células se dividem;

3. A temperatura ótima de crescimento, que é a temperatura em que as células se

dividem mais rapidamente, isto é, possuem o tempo de geração mais curto.

A temperatura é importante não apenas para proporcionar condições ao

crescimento bacteriano, mas também para evita-lo. A refrigeração de alimentos, feita

geralmente a 4º C, reduz o crescimento dos psicrófilos e impede o crescimento da

maioria das demais bactérias. Entretanto, os alimentos e outros materiais, como o

sangue, podem permitir o crescimento de bactérias mesmo quando refrigerados. Por esta

razão, se precisarem ser guardados por muito tempo, os materiais que podem suportar o

congelamento são armazenados a temperaturas de –30º C. Altas temperaturas também

podem impedir o crescimento bacteriano. As bactérias estão mais aptas a sobreviver em

extremos de frio do que em extremos de calor.

Oxigênio


18

As bactérias, especialmente as heterotróficas, podem ser divididas em aeróbias,

que necessitam de oxigênio para se desenvolver, e anaeróbias, que não o requerem. As

aeróbias obrigatórias, como a Pseudomonas, que é uma causa comum de infecções

hospitalares, necessitam de oxigênio livre para a respiração aeróbia, ao passo que as

anaeróbias obrigatórias, morrem na presença do oxigênio. Entre os extremos das

bactérias aeróbias obrigatórias e das bactérias anaeróbicas obrigatórias estão as

microaerófilas, que desenvolvem-se melhor na presença de uma pequena quantidade de

oxigênio livre; as anaeróbias facultativas, que geralmente mantêm seu metabolismo

aeróbio; porém, na falta dele, mudam para o metabolismo anaeróbio. O Staphylococcus

e a Escherichia coli são anaeróbias facultativas; geralmente são encontradas nos tratos

intestinal e urinário, onde apenas uma pequena quantidade de oxigênio está disponível e

as anaeróbias aerotolerantes, que conseguem sobreviver na presença de oxigênio, mas

não fazem uso dele em seu metabolismo. O Lactobacillus por exemplo, sempre capta

energia através da fermentação, não importando se o ambiente tem ou não oxigênio.

Umidade

Todas as células ativamente metabolizantes geralmente requerem um meio

aquoso. Ao contrário de organismos maiores, que possuem revestimentos protetores e

ambientes internos líquidos, os organismos unicelulares são expostos diretamente a seus

meios. A maioria das células vegetativas sobrevive apenas algumas horas sem umidade;

apenas os esporos de organismos formadores de esporos podem sobreviver em um

estado inativo em um ambiente seco.

Pressão hidrostática

As águas dos oceanos e lagos exercem pressão hidrostática, ou seja, uma pressão

exercida pela água parada proporcional à sua profundidade. Tal pressão dobra a cada 10

metros na profundidade. Algumas depressões oceânicas possuem profundidade de até

7.000 metros, e determinadas bactérias são os únicos organismos conhecidos que

sobrevivem à pressão extrema em tais profundidades. As bactérias que vivem em altas

pressões, mas que morrem se deixadas por apenas algumas horas em laboratório à

pressão atmosférica padrão, são chamadas barófilas.

Pressão osmótica

As membranas de todos os microrganismos são seletivamente permeáveis e

permite à água se mover entre o citoplasma e o meio através da osmose (passagem de

água através de uma membrana, indo de um meio hipotônico para um meio

hipertônico). As células em meios hiperosmóticos perdem água e sofrem plasmólise, ou

enrugamento da célula. Inversamente, as células em água destilada possuem pressão

osmótica maior do que a de seu meio e, assim, ganham água. Nas bactérias, a parede

celular rígida impede que a célula inche ou se rompa, mas as células se enchem de água

e tornam-se túrgidas (distendidas).

A maioria das células bacterianas pode tolerar uma ampla gama de

concentrações de substâncias dissolvidas. Suas membranas celulares contêm sistemas

de transporte que regulam o movimento de substâncias dissolvidas através da

membrana. Mesmo assim, caso as concentrações fora da célula se tornem muito altas, a

perda de água pode inibir o crescimento ou até matar as células.

As bactérias halófilas, ou organismos que gostam de sal, requerem quantidades

de sal (cloreto de sódio) de médias a grandes. São normalmente encontradas nos

oceanos, onde a concentração de sal (3,5%) é ótima para seu crescimento. Halófilas

extremas requerem concentrações de sal de 20 a 30% e são encontradas em corpos

d’água excepcionalmente salgados, tais como o Mar Morto.

Radiação


19

As energias radiantes, como por exemplo os raios gama e a luz ultravioleta,

podem causar mutações (mudanças no DNA) e até mesmo matar os organismos.

Entretanto, alguns microrganismos possuem pigmentos que filtram a radiação e ajudam

a prevenir danos ao DNA. Outros possuem sistemas enzimáticos que podem reparar

certos tipos de danos ao DNA.

Fatores nutricionais

O crescimento dos microrganismos é afetado por fatores nutricionais, assim

como por fatores físicos. Os nutrientes necessários aos microrganismos incluem, entre

outros, o carbono, o nitrogênio, o enxofre e o fósforo. Embora nós estejamos

interessados aqui nos modos pelos quais os microrganismos suprem suas próprias

necessidades nutricionais, podemos observar que, ao suprir tais necessidades, eles

também auxiliam a reciclar elementos no meio ambiente.

Fontes de Carbono

A maioria das bactérias utiliza compostos que contêm carbono como fonte de

energia e para sintetizar componentes celulares. Os organismos foto-autotróficos

reduzem o dióxido de carbono a glicose e a outras moléculas orgânicas. Tanto os

organismos autotróficos quanto os heterotróficos podem obter energia da glicose através

da glicólise, da fermentação e do ciclo de Krebs. Eles também sintetizam alguns

componentes celulares a partir de intermediários destas vias.

Fontes de Nitrogênio

Todos os organismos, inclusive os microrganismos, precisam de nitrogênio para

sintetizar ácidos nucléicos, enzimas e outras proteínas. Alguns microrganismos obtêm

nitrogênio a partir de fontes inorgânicas, e uns poucos até mesmo conseguem energia

metabolizando substâncias inorgânicas que contêm nitrogênio. Alguns organismos

podem sintetizar todos os 20 aminoácidos encontrados nas proteínas, ao passo que

outros necessitam ter um ou alguns aminoácidos fornecidos pelo meio.

Enxofre e Fósforo

Além do carbono e do nitrogênio, os microrganismos necessitam do suprimento

de certos minerais, especialmente enxofre e fósforo, que são componentes celulares

importantes. Os microrganismos podem obter enxofre a partir de sais de sulfato

inorgânicos e fósforo principalmente a partir de fostafo inorgânico.

3.5. Reprodução e Crescimento

O termo crescimento, tal como é comumente aplicado às bactérias e a outros

microrganismos, refere-se, usualmente, às alterações ocorridas na cultura das células e

não às alterações de um organismo isolado.

3.5.1. Reprodução

Bactérias geralmente reproduzem-se assexuadamente por fissão binária

transversa, quando ocorre a replicação do cromossomo bacteriano e a célula

desenvolve uma parede celular

transversa, dividindo-se então em duas

novas células (figura 15). Após a

replicação do cromossomo, a parede

transversa forma como uma invaginação

da membrana plasmática e da parede

celular. Quando a nova parede formada

não se separa completamente em duas

paredes, pode-se formar uma cadeia (ou

filamento) de bactérias. A fissão binária


20

não é o único método reprodutivo entre as bactérias. As espécies do gênero

Streptomyces produzem muitos esporos reprodutivos por organismo, cada esporo dando

origem a um novo indivíduo. Bactérias do gênero Nocardia produzem extenso

crescimento filamentoso, seguido pela fragmentação dos filamentos em pequenas

células bacilares ou cocóides. Espécies do gênero Hyphomicrobium podem reproduzir-

se por brotamento: desenvolve-se um broto, a partir da célula-mãe e, depois de um

período de aumento de tamanho, o broto se separa da célula original, formando um

novo indivíduo.

Embora não ocorra uma reprodução sexuada complexa nos moneras, algumas

vezes as bactérias realizam troca de material genético. Tal recombinação genética pode

ocorrer por transformação, conjugação ou transdução.

Na transformação, a célula bacteriana "pega" fragmentos de DNA perdidos por

outra bactéria que se rompeu. Este mecanismo tem sido usado experimentalmente para

mostrar que os genes podem ser transferidos de uma bactéria para outra e que o DNA é

a base química da hereditariedade.

Figura 15. Transformação

Na conjugação, duas células bacterianas geneticamente diferentes trocam DNA

diretamente. Este processo tem

sido extensivamente estudado na

bactéria Escherichia coli, que tem

linhagens F- e F+. As células F+

são cobertas com pêlos e contêm

um plasmídeo conhecido como

fator F, ou fator da fertilidade.

Quando uma célula F+ entra em

contato com uma célula F-, os

pêlos organizam um tubo de

conjugação, chamado de pêlo

sexual ou pêlo F, que conecta a

célula F+ à célula F-. O pêlo F é

"oco", permitindo que o DNA

pase de uma bactéria para outra.

Figura 16. Conjugação

Na transdução, genes

bacterianos são carregados de

uma bactéria para outra, dentro

de um bacteriófago (vírus

bacteriano). Quando o

bacteriófago entra numa célula

bacteriana, o DNA do vírus

mistura-se com uma parte do

DNA bacteriano, de modo que o

vírus agora carrega esta parte do

DNA. Se o vírus infecta uma


21

segunda bactéria, o DNA da primeira bactéria pode misturar-se com o DNA da segunda

bactéria. Esta nova informação genética é então replicada a cada nova divisão.

Figura 17. Transdução

A divisão celular nas leveduras e em algumas bactérias ocorre por brotamento.

Neste processo, uma pequena célula nova se desenvolve a partir da superfície de uma

célula preexistente e, subseqüentemente, se separa da célula mãe.

3.5.2.Fases de crescimento

Considere uma população de organismos introduzida em um meio fresco e rico

em nutrientes, isto é, uma mistura de substâncias sobre ou dentro da qual os

microrganismos crescem. Estes organismos mostram quatro principais fases de

crescimento: (1) a fase lag, (2) a fase log (logarítmica), (3) a fase estacionária e (4) a

fase de declínio ou de morte. Estas fases formam a curva-padrão de crescimento

bacteriano.

Figura 18. Curva de crescimento

Fase Lag

Nesta fase, os organismos não aumentam significativamente em número, mas

são metabolicamente ativos: crescem em tamanho, sintetizam enzimas e incorporam

diversas moléculas provenientes do meio, é a fase de adaptação. Algumas espécies se

adaptam ao meio em uma ou duas horas; outras levam vários dias.

Fase Log

Uma vez que os organismos se tenham adaptado ao meio, o crescimento da

população ocorrerá em velocidade exponencial ou logarítmica (log). Quando a escala

do eixo vertical é logarítmica, o crescimento nesta fase aparece no gráfico como uma

linha diagonal reta, que representa o tamanho da população bacteriana. Durante a fase

log, os organismos se dividem na sua velocidade mais rápida – um intervalo regular,

geneticamente determinado, chamado tempo de geração. A população de organismos

dobra em cada tempo de geração. Tal crescimento é chamado de exponencial, ou

logarítmico.

Em condições ideais, uma bactéria pode se multiplicar e originar 2.097.152

novas bactérias num período de 7 horas.

O tempo de geração para a maioria das bactérias fica entre 20 minutos e 20

horas, e é geralmente menor que uma hora. Nem todos os organismos se dividem

precisamente juntos. Se todos se dividissem juntos e se o tempo de geração fosse de

exatamente 20 minutos, o número de células em uma cultura aumentaria como os

degraus de uma escada, dobrando exatamente a cada 20 minutos – uma situação

hipotética chamada crescimento sincrônico. Em uma cultura real, cada célula se divide


22

em algum momento durante o tempo de geração de 20 minutos, com cerca de 1/20 das

células se dividindo a cada minuto – uma situação natural chamada crescimento não-

sincrônico. O crescimento não-sincrônico aparece como uma linha reta, e não como

degraus, em um gráfico logarítmico. A medida que o número de organismos cresce, os

nutrientes são consumidos, os resíduos metabólicos são acumulados, o espaço pode se

tornar limitado e os organismos aeróbios sofrem de falta de oxigênio. O fator limite para

o crescimento logarítmico parece ser a velocidade na qual a energia pode ser produzida

na forma de ATP. À medida que a disponibilidade de nutrientes diminui, as células se

tornam menos capazes de gerar ATP e sua taxa de crescimento se reduz.

O nivelamento do crescimento é seguido pela fase estacionária, a não ser que um

meio fresco seja adicionado ou que os organismos sejam transferidos para um novo

meio.

Fase estacionária

Quando a divisão celular decresce a um ponto em que novas células são

produzidas com a mesma velocidade com que as células antigas morrem, o número de

células vivas permanece constante. A cultura está, então, na fase estacionária,

representada por uma linha horizontal reta. O meio contém uma quantidade limitada de

nutrientes e pode conter resíduos tóxicos. Além disso, o suprimento de oxigênio pode se

tornar inadequado para os organismos aeróbicos, e podem ocorrer mudanças

prejudiciais de pH.

Fase de declínio (Morte)

À medida que as condições do meio vão se tornando cada vez menos favoráveis

para a divisão celular, muitas células perdem a capacidade de se dividir e morrem. Nesta

fase de declínio, ou fase de morte, o número de células vivas decresce em velocidade

logarítmica, indicado por uma linha reta diagonal em declive. Durante a fase de

declínio, muitas células sofrem involução, isto é, assumem uma variedade de formas

incomuns, o que as torna difíceis de serem identificadas. Em culturas de organismos

formadores de esporos, sobrevivem mais esporos do que células vegetativas

(metabolicamente ativas). Culturas de algumas bactérias passam por todas as fases de

crescimento e morrem em alguns dias, ao passo que outras abrigarão alguns poucos

organismos vivos após meses ou mesmo anos.

Crescimento em colônias

As fases de crescimento são exibidas de diferentes maneiras nas colônias que

crescem em meio sólido. Normalmente, uma célula se divide exponencialmente,

formando uma pequena colônia – todos os descendentes da célula original. A colônia

cresce rapidamente em suas extremidades; as células que estão perto do centro crescem

mais lentamente, ou começam a morrer, por terem menores quantidades de nutrientes

disponíveis e por estarem expostas a mais produtos tóxicos residuais. Em uma colônia,

todas as fases da curva de crescimento ocorrem simultaneamente.

Cultivo

Para o cultivo rotineiro de microrganismos heterotróficos, utilizam-se certas

matérias-primas complexas, tais como as peptonas, os extratos de carne e de levedura

(tabela 4), daí resultando um meio que promove o desenvolvimento de grande variedade

de bactérias e de outros microrganismos. Quando se deseja um meio sólido, adiciona-se

o ágar como agente solidificante. O caldo e o ágar nutritivos são exemplos de meios

líquidos e sólidos, relativamente simples, indicados para a cultura de microrganismos

heterotróficos comuns.

Alguns microrganismos não se desenvolvem bem nestes meios, pois

demonstram exigências de nutrientes específicos, como vitaminas e outras substâncias


23

estimulantes. Tais microrganismos são chamados de heterotróficos fastidiosos, e

necessitam de meios especiais para seu cultivo, isolamento e reconhecimento.

Os meios de cultura, de acordo com a sua aplicação ou função, podem ser

classificados, entre outros, como:

Meios Enriquecidos: a adição de sangue, soro ou extratos de tecidos animais ou

vegetais ao caldo ou ágar nutritivos proporciona nutrientes acessórios, de modo que o

meio possa permitir o crescimento de heterotróficos fastidiosos.

Meios Seletivos: a adição de certas substâncias químicas específicas ao ágar

nutritivo previne o crescimento de um grupo de bactérias sem agir sobre outras. O

cristal violeta, por exemplo, em uma dada concentração, impede o crescimento de

bactérias gram-positivas, sem afetar o desenvolvimento das bactérias gram-negativas.

Meios Diferenciais: a incorporação de certos reagentes ou substâncias químicas

no meio pode resultar num tipo de crescimento ou modificação, após a inoculação e a

incubação, que permite ao observador distinguir os tipos de bactérias. Por exemplo,

inoculando-se uma mistura de bactérias num meio de ágar sangue, algumas das

bactérias podem hemolisar (destruir) as células vermelhas e outras não. A zona clara ao

redor da colônia é a evidência de ter ocorrido a hemólise. Assim, pode-se estabelecer a

distinção entre bactérias hemolíticas e não-hemolíticas, de acordo com o seu

desenvolvimento. Tabela 2. Características de vários produtos complexos, usados como ingredientes dos

meios de cultura.

(Fonte: Pelezar, 1980)

3.5. Cultivo de Bactérias

O cultivo de bactérias em laboratório apresenta dois problemas. Primeiro, é

preciso uma cultura pura de uma única espécie para se estudar as características de um

organismo. Em segundo lugar, é preciso encontrar um meio que permita o crescimento

do organismo desejado.

Métodos de obtenção de culturas puras

Para o estudo de bactérias em laboratório, é importante se obter uma cultura

pura, uma cultura que contenha apenas uma única espécie de organismo. Hoje, as


24

culturas puras são obtidas através do isolamento dos descendentes (ou prole) de uma

única célula.

Apesar de agora parecer simples, a técnica de isolar culturas puras foi difícil de

ser desenvolvida, pois dois ou mais organismos de diferentes espécies estavam várias

vezes presentes nas culturas. A técnica de espalhar poucas bactérias em uma superfície

sólida foi mais eficiente, pois ela depositava uma única bactéria em alguns locais.

Entretanto, várias substâncias sólidas foram testadas até se estabelecer o ágar como o

agente solidificante ideal. Poucos organismos o digerem, e, preparado em uma solução

de 1,5%, ele não se funde a uma temperatura inferior a 95º C. Além disso, depois de

fundido, o ágar permanece líquido até esfriar a 40º C, temperatura fria o suficiente para

permitir a adição de nutrientes e de organismos vivos que poderiam ser destruídos pelo

calor.

O método de esgotamento

Hoje, a maneira correta de preparar culturas puras é utilizar o método de

esgotamento em placas de ágar. As bactérias são recolhidas com uma alça metálica

estéril, e a alça é movida levemente na superfície do ágar, depositando as bactérias nas

estrias resultantes. A alça de inoculação é flambada e algumas bactérias são retiradas da

região já depositada e estriadas em uma nova região. À medida que o esgotamento

continua, cada vez menos bactérias são depositadas, sendo a alça flambada após cada

estriamento. Os organismos individuais são depositados na ultima região estriada.

Depois de a placa ser incubada a uma temperatura de crescimento adequada ao

organismo, aparecem pequenas colônias, cada uma derivada de uma única célula

bacteriana. A alça metálica é usada para se retirar uma porção de uma colônia isolada e

transferi-la para qualquer meio estéril apropriado, para estudos posteriores. O uso de

técnicas estéreis (assépticas) assegura que o novo meio irá conter organismos de uma

única espécie.

4. Fungos

Os fungos são tão distintos das algas, briófitas e plantas vasculares, quanto o são

dos animais. Tradicionalmente são agrupados com as plantas, mas pertencem a um

Reino distinto, Fungi, constituindo um dos cinco principais grupos de organismos vivos,

como já foi falado.

Juntamente com as bactérias, os fungos vêm a ser os seres encarregados da

decomposição na biosfera, sendo suas atividades tão necessárias à existência

permanente do mundo que conhecemos quanto as dos seres produtores de alimento. A

decomposição libera gás carbônico na atmosfera e devolve ao solo compostos

nitrogenados e outros materiais, que poderão ser novamente usados por vegetais e

eventualmente por animais. Foi estimado que os 20 cm superiores da terra fértil possam

conter perto de 5 toneladas de fungos e bactérias por hectare.

Os fungos constituem um grupo de microrganismos que tem grande interesse

prático e científico para os microbiologistas. Suas manifestações são familiares:

crescimentos azuis e verdes em laranjas, limões e queijos; as colônias cotonosas

(aspecto de algodão), brancas ou acinzentadas, no pão e no presunto; os cogumelos dos

campos e os comestíveis, entre tantos. Todas representam vários organismos fúngicos,

morfologicamente muito diversificados. De um modo geral, os fungos incluem os

bolores e as leveduras. A palavra bolor tem emprego pouco nítido, sendo usada para

designar os mofos, as ferrugens e o carvão (doença de gramíneas). As leveduras se

diferenciam dos bolores por se apresentarem sob a forma unicelular.


25

Os fungos podem viver como saprófagos, quando obtêm seus alimentos

decompondo organismos mortos; como parasitas, quando se alimentam de substâncias

que retiram dos organismos vivos nos quais se instalam, prejudicando-os; ou podem

estabelecer associações mutualísticas com outros organismos, em que ambos se

beneficiam. Em todos os casos, no entanto, os fungos liberam enzimas digestivas para

fora de seus corpos e estas atuam diretamente no meio orgânico no qual eles se

instalam, degradando moléculas simples, que são então absorvidas pelo fungo. Os

fungos saprófagos são responsáveis por grande parte da degradação da matéria orgânica,

propiciando a reciclagem de nutrientes, como já foi comentado.

Os fungos são importantes nas fermentações industriais, tais como na fabricação

da cerveja, do vinho e na produção de antibióticos (penicilina), de vitaminas e ácidos

orgânicos (ácido cítrico). A fabricação de pães e o amadurecimento de queijos também

dependem da atividade saprofítica dos fungos. Como parasitas, os fungos causam

doenças vegetais, humanas e animais, embora a maior parte das micoses seja menos

severa que as bacterioses ou as viroses.

A ciência que estuda os fungos recebe o nome de Micologia.

4.1. Características próprias dos fungos

Os fungos são microrganismos eucarióticos quimiorganotróficos. Reproduzem

se, naturalmente, por meio de esporos, com poucas exceções. Além disso, a maioria das

partes de um fungo é potencialmente capaz de crescimento; um minúsculo fragmento é

suficiente para originar um novo indivíduo. Os fungos não têm clorofila, são

filamentosos em geral e comumente ramificados. Os filamentos apresentam paredes

celulares constituídas por quitina ou celulose, ou ambas. São imóveis, em sua maioria,

embora possam demonstrar células vegetativas móveis.

A maior parte entre todas as classes de fungos produz esporos de dois modos:

sexuada e assexuadamente. Os esporos produzidos sexuadamente têm núcleos derivados

das células parentais e estas, como os esporos, são, geralmente, haplóides. Dois núcleos

de células parentais se fundem para formar um núcleo diplóide zigótico, do qual, por

divisão celular redutora (meiose zigótica), originam-se os núcleos dos esporos

haplóides. Os esporos sexuados e as estruturas que os contém são usualmente

distinguíveis, sob o ponto de vista morfológico, dos esporos assexuados, os quais são

formados por simples diferenciação do talo em desenvolvimento (o talo é o fungo

individual completo, incluindo as porções vegetativas ou não-sexuadas e todas as

estruturas especializadas). Os esporos são muito importantes na classificação dos

fungos, sendo as classes diferenciadas pelas características morfológicas dos estágios

sexuados e dos esporos.


26

Figura 19. Morfologia de alguns tipos de esporos fúngicos.

Morfologia dos fungos filamentosos: O talo de um fungo é tipicamente

composto por filamentos tubulares microscópicos, chamados hifas. O conjunto de hifas

tem o nome de micélio. A parede das hifas é semi-rígida, e os fungos podem apresentar

três tipos morfológicos de hifas. O micélio pode formar uma rede frouxa ou um tecido

compacto, como nos cogumelos. Além disso, os micélios podem ser vegetativos ou de

reprodução, sendo estes responsáveis pela produção de esporos. As hifas dos micélios

de reprodução são, em geral, aéreas, enquanto algumas hifas do micélio vegetativo

podem penetrar no meio, em busca de nutrientes.

Figura . Micélio

Tipos morfológicos de hifas nos fungos possuem hifa cenocítica não apresenta

septos transversais. As hifas septadas podem apresentar células mononucleadas (um

núcleo por célula) ou multinucleadas (dois ou mais núcleos por célula); os septos

transversais apresentam um poro central, através do qual o citoplasma e os nucléolos

podem migrar de um compartimento para outro.

* hifas septadas:

micélio apocítico: um núcleo em cada compartimento micélio diplocítico:

dois núcleos em cada compartimento

* hifas asseptadas: micélio cenocítico (do grego: koinos = partilhar +

kytos = compartimento)


27

Figura. Hifas (Davis et al.., 1990).

4.2. Reprodução nos Fungos

As leveduras (fungos unicelulares) reproduzem-se assexuadamente por

gemulação ou brotamento, no qual uma pequena protuberância (broto) cresce e

eventualmente separa-se da célula-mãe. Cada broto que separa-se, pode tornar-se uma

nova levedura. Leveduras também podem reproduzir-se assexuadamente por fissão e

sexuadamente, através da formação de esporos. As leveduras não são classificadas

como um grupo taxonômico único, pois muitos fungos diferentes podem ser induzidos a

formar um estágio de levedura.

Os esporos dos fungos terrestres são células reprodutivas não-móveis, dispersas

através do vento ou por animais e, geralmente, produzidos nas hifas aéreas (que se

projetam no ar). Este arranjo permite que os esporos sejam "arrastados" por correntes de

ar e distribuídos a novas áreas. Em alguns fungos, as hifas aéreas formam estruturas

grandes e complexas, onde os esporos são produzidos. Estas estruturas são chamadas

esporocarpos ou corpos de frutificação. A parte familiar de um cogumelo, por

exemplo, é um grande esporocarpo. Nós normalmente não vemos a maior parte do

organismo, uma rede quase invisível de hifas enterradas sobre o material na qual ele

cresce. Ao contrário de células animais e vegetais, os fungos normalmente contêm

núcleos haplóides. Na reprodução sexuada, os fungos freqüentemente realizam um tipo

de conjugação no qual duas hifas geneticamente diferentes juntam-se e seus núcleos

fundem-se. Em certos fungos, os núcleos geneticamente diferentes não se fundem

imediatamente, mas permanecem separados dentro do citoplasma do fungo pela maior

parte de sua vida. Hifas que contêm dois núcleos distintos geneticamente dentro de cada

célula são chamadas dicarióticas. Hifas que contêm somente um núcleo por célula são

monocarióticas.

Quando um esporo fúngico "cai" num substrato apropriado, por exemplo, um

pêssego muito amadurecido, o esporo germina e começa a crescer. Uma hifa parecida

com um fio emerge do pequeno esporo. Assim que uma camada de hifas emaranhadas

infiltra-se no pêssego, outra hifa estende-se em direção ao ar. Células das hifas secretam

enzimas digestivas dentro do pêssego, degradando seus compostos orgânicos em

pequenas moléculas que serão absorvidas pelos fungos.


28

Figura 19: a) Célula de uma levedura comum, mostrando a reprodução por brotamento. b)

Fotomicrografia de células da levedura Saccharomyces cerevisiae, utilizado como fermento de pão. Note

que muitas das células estão brotando (fonte: Davis, 1990).

Reprodução assexuada:

Ocorre com mais frequência (várias vezes numa estação)

Maior número de indivíduos (mas menor variabilidade genética)

* esporos assexuais (produzidos mitoticamente: geneticamente iguais)

* fragmentação de hifas

* gemulação

Tipos de esporos assexuais:

- esporangiósporos: esporos internos produzidos por

mitose em esporângios.

- conídios (“poeira” em grego) : esporos externos produzidos

sobre conidióforos.

- zoósporos: esporos móveis produzidos em zoosporângios


29

b) Reprodução sexuada

Formação, ou não, de estruturas especializadas

Esporos formados por meiose: indivíduos diferentes doam seus núcleos

Principais tipos de esporos sexuados:

* Zigósporos * Ascósporos *Basidiósporos

Figura 20: Germinação de um esporo e crescimento de um fungo terrestre (fonte: Davis et al.., 1990).

Antes de ocorrer plasmogamia, é preciso que uma hifa "atraia" a outra. Isso

ocorre por meio da produção de feromônios (”atração sexual“) produzidos por hifas

compatíveis.


30

4.3.Fisiologia e Nutrição dos Fungos

Fungos crescem melhor em habitats úmidos e escuros, porém são encontrados

universalmente onde quer que exista matéria orgânica disponível. Eles necessitam de

umidade para crescer e podem obter água da atmosfera, bem como do meio sobre o qual

vivem. Quando o ambiente torna-se muito seco, os fungos sobrevivem entrando num

estado de repouso ou produzindo esporos, que são resistentes à aridez. Embora o pH

ótimo para a maioria das espécies seja ± 5,6, alguns fungos podem tolerar e crescer em

ambientes onde o pH varia de 2 a 9. Muitos fungos são menos sensíveis às altas

pressões osmóticas que as bactérias, e podem crescer em soluções de sais concentradas

ou soluções de açúcares, que inibem ou previnem o crescimento bacteriano. Os fungos

também crescem num amplo intervalo de temperatura (0°C a 62°C, estando a

temperatura ótima entre 22°C e 30°C).

4.4. Classificação dos Fungos

A classificação dos fungos é baseada principalmente nas características dos

esporos sexuais e dos corpos de frutificação, na natureza de seus ciclos de vida e nas

características morfológicas de seus micélios vegetativos ou de suas células. Entretanto,

muitos fungos produzem esporos sexuais sob certas condições ambientais. Aqueles que

possuem todos os estágios sexuais conhecidos são denominados fungos perfeitos e os

que não possuem, fungos imperfeitos. Os fungos imperfeitos são classificados

arbitrariamente, num primeiro momento, e são colocados provisoriamente em uma

classe especial denominada Deuteromycetes. Quando o seu ciclo sexual é descoberto

posteriormente, são então reclassificados entre outras classes e recebem novos nomes.

Os micologistas dividem o Reino Fungi em 3 principais grupos: os fungos

limosos, os fungos inferiores flagelados e os fungos terrestres.

Os fungo limosos são considerados um enigma biológico e taxonômico porque

não são nem um fungo típico, nem um protozoário típico. Durante uma de suas etapas

de crescimento, assemelham-se aos protozoários porque não possuem parede celular,

possuem movimentos amebóides e ingerem nutrientes particulados. Durante a etapa de

propagação, formam corpos de frutificação e esporângios apresentando esporos com

paredes, como nos fungos típicos. Vivem em água doce, em solo úmido e em vegetais

em decomposição.

Os fungos inferiores flagelados incluem todos os fungos, com exceção dos

limosos, que produzem células flageladas em alguma fase do seu ciclo de vida.

Alimentam-se pela absorção dos alimentos. A grande maioria é filamentosa,

produzindo um micélio cenocítico. Muitos são unicelulares ou unicelulares com

rizóides. A reprodução sexuada pode ocorrer por vários meios; a reprodução assexuada

ocorre mediante a produção de zoósporos. Podem ser parasitas ou saprófitas, que vivem

no solo ou água doce.

Os fungos terrestres são as espécies mais conhecidas entre os fungos. Este

grupo inclui as leveduras, bolores, orelhas-de-pau, mofo, fungos em forma de taça,

ferrugem, carvão, bufa-de-lobo e cogumelos. Todos caracterizam-se pela nutrição


31

através da absorção e, com exceção das leveduras, a maioria produz um micélio bem

desenvolvido constituído de hifas septadas ou cenocíticas. As células móveis não são

encontradas nos fungos terrestres. A reprodução assexuada ocorre através de

brotamento, fragmentação e produção de esporangióforos ou conídios. A reprodução

sexuada envolve a produção de zigósporos, ascósporos ou basidiósporos.


32

Existem 4 principais grupos de fungos terrestres: Zygomycetes, Ascomycetes,

Basidiomycetes e Deuteromycetes.

4.4.1. Zygomycetes

Os membros desta classe são chamados de zigomicetos e há cerca de 600

espécies encontradas em todo mundo. Eles produzem esporos sexuais chamados

zigósporos, que permanecem dormentes por um tempo. Suas hifas são cenocíticas (não

têm septo). Muitos zigomicetos vivem no solo sobre matéria orgânica animal ou vegetal

em decomposição; alguns são parasitas de plantas e animais. Alguns zigomicetos são

utilizados na elaboração de produtos comercialmente valiosos, como molho de soja,

ácidos orgânicos esteróides para drogas contraceptivas e antiinflamatórias. Um

zigomiceto comum é o bolor preto do pão, Rhizopus stolonifer. O pão torna-se

embolorado quando o esporo do bolor cai sobre ele, germinando e crescendo como uma


33

massa de fios, o micélio. As hifas penetram no pão e absorvem nutrientes. Algumas

hifas, chamadas estolões, crescem horizontalmente; outras, chamadas rizóides, ancoram

os estolões no pão. Eventualmente, certas hifas crescem para cima e desenvolvem um

esporângio, ou saco de esporos, na extremidade. Agregados de esporos esféricos pretos

desenvolvem-se dentro do esporângio e são liberados quando este se rompe. A

reprodução sexual pode ocorrer quando hifas de dois tipos diferentes (+ e -) crescem em

contato uma com a outra (figura 21). Não há diferenciação sexual morfológica, de modo

que não é próprio referir-se a linhagens feminina e masculina. Quando as hifas de dois

tipos encontram-se, hormônios são produzidos, fazendo com que suas extremidades

cresçam juntas. Os núcleos + e - fundem-se e formam um núcleo diplóide, o zigoto,

chamado de zigósporo. O zigósporo pode permanecer dormente por vários meses. A

meiose provavelmente ocorre no momento ou um pouco antes da germinação do

zigósporo. Quando este germina, uma hifa aérea desenvolve-se com um esporângio na

extremidade. Cada esporo formado é capaz de tornar-se um novo micélio.

4.4.2. Ascomycetes

Os ascomicetos constituem um grande grupo de mais ou menos 30.000 espécies

descritas. Recebem também o nome de fungos de saco pois seus esporos sexuais são

produzidos em pequenos sacos chamados ascos. Suas hifas geralmente têm septos,

porém as paredes transversais são perfuradas, permitindo o movimento do citoplasma.

Os ascomicetos variam na complexidade, desde leveduras unicelulares até mofos

multicelulares e fungos em forma de taça. Eles incluem a maioria dos bolores

esverdeados, rosas e marrons que estragam os alimentos e as trufas comestíveis. Os

ascomicetos desempenham um papel ecológico importante na degradação de moléculas

animais e vegetais resistentes como a celulose, lignina e o colágeno. Na maioria dos

ascomicetos, a reprodução assexuada envolve a produção de esporos, chamados

conídios. Estes esporos desprendem-se das extremidades de certas hifas conhecidas

como conidióforos (que contêm os esporos). Algumas vezes chamados de "esporos de

verão", os conídios são um meio de rápida propagação do novo micélio.

Eles variam na forma, tamanho e cor, nas diferentes espécies; a cor do conídio é que dá

a característica preta, azul, verde, rosa ou outra, a muitos destes bolores. A reprodução

sexual ocorre após duas hifas crescerem juntas e unirem seus citoplasmas. Dentro desta

estrutura fundida, os dois núcleos ficam juntos, porém não se fundem. Novas hifas

desenvolvem-se a partir desta estrutura; as células destas hifas são dicarióticas (2

núcleos). Estas hifas formam o corpo de frutificação conhecido como ascocarpo, onde

o asco se desenvolve. Dentro de cada célula que irá se desenvolver num asco, os dois

núcleos fundem-se e formam um núcleo diplóide, o zigoto. Cada zigoto sofre meiose e

origina 4 núcleos haplóides. Cada um destes passa por uma mitose, resultando na

formação de 8 núcleos. Estes, quando separados, formam os ascósporos. Assim, dentro

de um asco, há 4 ascósporos, que são liberados quando este se rompe.


34

4.4.3.Basidiomycetes

Esta divisão tem mais de 25.000 espécies e incluem os fungos mais familiares,

como os cogumelos, as orelhas-de-pau, além de importantes parasitas de plantas, como

os fungos do carvão e da ferrugem.

Os basidiomicetos formam seus esporos sexuais dentro de estruturas chamadas

basídios. Na extremidade de cada um destes são formados 4 basidiósporos. Quando

são liberados e encontram ambiente apropriado, desenvolvem-se num novo micélio. O

corpo vegetativo de um basidiomiceto, tal como o do cogumelo comestível Agaricus

campestris, consiste em uma massa de hifas brancas, tipo fios, ramificadas, que fica

geralmente abaixo da terra. Massas compactas de hifas, chamadas botões, desenvolvem

se ao longo do micélio. Os botões desenvolvem-se numa estrutura que popularmente

chamamos de cogumelo, que consiste de uma haste (estipe) e um "chapéu", e que na

verdade é o basidiocarpo.

Os basídios estão localizados em lamelas que existem na superfície inferior dos

chapéus. Cada fungo individual produz milhões de basidiósporos, e cada um pode

formar, potencialmente, um novo micélio primário. As hifas deste micélio têm células

monocarióticas. Quando duas hifas de tipos diferentes se juntam, elas se fundem, porém

seus núcleos não. Assim é formado o micélio secundário, com hifas dicarióticas. Estas

hifas podem crescer e formar massas compactas, que são os basidiocarpos ou

cogumelos. Nas nervuras destes, os núcleos se fundem, formando zigotos diplóides.

Estes sofrem meiose e originam 4 núcleos haplóides, que se localizam na superfície do

basídio, como dedos, e vão formar os basidiósporos.


35

4.4.4. Deuteromycetes

Em torno de 25.000 fungos são classificados como deuteromicetos, que

também são conhecidos como "fungos imperfeitos". Assim são chamados porque não

observa-se o estágio sexuado em seu ciclo de vida. A maioria dos deuteromicetos

reproduzem-se somente por esporos assexuais ou conídios (figura 25). Neste aspecto,

lembram os estágios assexuais de ascomicetos e basidiomicetos, que também produzem

esporos assexuais. Desta forma, acredita-se que alguns deuteromicetos possam ser

ascomicetos ou basidiomicetos que perderam a capacidade de formar ascos ou basídios.

Entre os gêneros economicamente importantes desta divisão estão o Penicillium

e o Aspergillus. Algumas espécies de Penicillium produzem o conhecido antibiótico

penicilina, enquanto outras espécies dão sabor e aroma a queijos com Roquefort e

Camembert. Espécies de Aspergillus são usadas para fermentar pastas e molhos de soja,

além de produzir ácido cítrico comercialmente. Outros fungos imperfeitos são

causadores de certas doenças, como Candida albicans, que causa a candidíase, uma

doença da mucosa da boca, vagina e trato alimentar.

Figura. Fotomicrografia

eletrônica de varredura de conidióforos de Penicillium. O arranjo dos conídios (esporos assexuais) nos conidióforos varia de espécie para espécie e é usado na identificação dos fungos (fonte: Solomon & Berg, 1995).

4.4.5. Leveduras

As leveduras, que são unicelulares, formam um dos grupos mais importantes e

interessantes dos ascomicetos microscópicos. Estão reunidas em torno de 40 gêneros,

com aproximadamente 350 espécies.

As leveduras possuem a capacidade de fermentar carboidratos, quebrando a

glicose para produzir etanol e dióxido de carbono. Este processo é de fundamental

importância na produção de pão, cerveja e vinho. Através dos anos, muitas linhagens

diferentes de leveduras têm sido selecionadas para este processo. A levedura de maior

importância econômica é espécie Saccharomyces cerevisiae. Outras leveduras são


36

importantes patógenos e causam doenças tais como o "sapinho" e a criptococose,

infecção que pode atacar os pulmões, entre outras partes do organismo humano.

Figura. Leveduras

4.5. Fungos e suas associações com outros organismos

Os fungos podem se associar a organismos de diversas formas. Em algumas

destas associações os parceiros são mutuamente dependentes e não podem viver

isoladamente. Em outras, os indivíduos podem sobreviver por si mesmos.

4.5.1. Liquens

É uma relação simbiótica entre uma alga (ou uma cianobactéria) e um fungo. O

fungo geralmente é um ascomiceto. As algas ou cianobactérias encontradas nos liquens

também são encontradas livremente na natureza, enquanto que o parceiro fúngico tem

sido encontrado somente como parte do líquen. As algas fabricam alimentos pela

fotossíntese, usando a água e os minerais obtidos pelos fungos, enquanto estes

dependem das algas quanto ao fornecimento de carbono orgânico. Liquens normalmente

se reproduzem por simples fragmentação, ou pela produção de propágulos

pulvurulentos especiais denominados sorédios, ou por pequenas projeções do talo

conhecidas como isídios. Fragmentos, sorédios e isídios contêm tanto hifas do fungo

como algas ou cianobactérias; eles atuam como unidades de dispersão que têm a função

de estabelecer o liquen em novas localidades.

Existem mais ou menos 20.000 espécies de liquens. Eles toleram ambientes

extremos de temperatura e umidade e crescem em quase todos os lugares exceto em

ambientes muito poluídos, como cidades industriais, por exemplo. Por isso muitas

espécies são utilizadas como bioindicadoras de poluição. Os liquens podem crescer

sobre troncos de árvore, picos de montanhas e rochas lisas. As cores dos liquens variam

do branco ao negro, passando por tonalidades de vermelho, laranja, marrom, amarelo e

verde. Esses organismos contêm muitos compostos químicos incomuns. Muitos liquens

são utilizados como fontes de corantes e também como medicamentos, bases fixadoras

de perfumes ou fontes de alimento de menor importância.

4.5.2. Micorrizas

A micorriza é uma associação benéfica entre um fungo e uma raiz de planta.

Este termo é derivado do grego, significando "raiz fúngica". Estas associações são

usualmente benéficas para a planta hospedeira, assim como para o simbionte e, algumas

vezes, o hospedeiro não pode prosperar sem os benefícios oriundos do fungo, como o

caso de certas orquídeas, que são incapazes de germinar e se desenvolver a menos que


37

sejam infectadas por fungos. As micorrizas melhoram a absorção mineral pelas plantas

verdes que possuem, geralmente, um sistema de proteção, para impedir que o fungo

cause dano às radicelas. As micorrizas ajudam na transferência direta do fósforo, zinco,

cobre e outros nutrientes do solo para as raízes. Por outro lado, a planta fornece carbono

orgânico ao fungo simbionte. Os parceiros fúngicos são geralmente os zigomicetos e os

basidiomicetos.

4.5.3. Trufas

As trufas são corpos frutificantes subterrâneos de certos Ascomycetes que

crescem em associação com algumas árvores, entre as quais o carvalho e a faia, que são

os parceiros mais comuns. O fungo proporciona certos nutrientes à arvore, a qual, por

sua vez, fornece substâncias essenciais para o crescimento do fungo. As trufas

consistem em uma massa de ascósporos e micélios, coberta com uma casca espessa e

protuberante do micélio. Possuem odor, gosto e textura agradáveis, o que as torna

apreciáveis pelos gourmets.

5. Algas e Protozoários

Os seres vivos pertencentes ao reino Protista são unicelulares, porém são

diferentes das bactérias porque suas células são eucarióticas, isto é, possuem um núcleo

individualizado, envolvido por uma membrana. Os principais representantes desse reino

são os protozoários e algumas algas.

A única célula que um protista possui pode ser considerada uma “célula

organismo”, pois é capaz de realizar todas as funções vitais que um organismo mais

complexo realiza: alimentação, respiração, excreção e locomoção. Eles são encontrados

nos mais diferentes ambientes: na superfície ou no fundo dos oceanos, na água doce ou

poluída, no solo úmido ou em matéria orgânica em decomposição. Outros vivem dentro

de algumas plantas ou de animais, inclusive o homem. Apresentam as mais variadas

formas, podendo viver isolados, fixos ou se locomover livremente. Certas espécies

podem formar colônias. Há ainda aqueles que vivem associados a outros seres vivos

trocando benefícios. Muitos protistas podem se locomover no ambiente em que vivem

e, para isso, possuem cílios, flagelos ou pseudópodos.

Quanto à nutrição, os protistas podem ser autótrofos com clorofila, como é o

caso das algas unicelulares, ou heterótrofos, sem pigmentos fotossintetizantes, como é o

caso dos protozoários.

5.1. Algas

As algas constituem um grupo filogeneticamente heterogêneo.

Compreendem vários grupos de seres vivos aquáticos e autotróficos

(fotossintetizantes).

A maioria são microscópicas (não devem ser confundidas com as

cianobactérias).

Algumas são macroscópicas: algas marinhas podem atingir mais de 30 m. Não

possuem verdadeiras raízes, caules ou folhas.


38

- Não precisam de sistema vascular pois toda célula é autotrófica.

As algas contém clorofila e realizam a fotossíntese (autotrofia):

6 CO2 + 12 H2O energia luminosa C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2

Algumas algas também realizam a fotossíntese anoxigênica:

6 CO2 + 12 H2 energia luminosa C6H12O6 + 6 H2O

(Também realizada por procariotos fotossintéticos, mas com H2S com redutor)

Algumas podem crescer na ausência de luz (quimiorganotrofia).

Outras podem assimilar compostos orgânicos simples na presença de luz

(fotoeterotrofia).

Uma das principais características de classificação das algas corresponde

ao polímero de reserva, como resultado da fotossíntese

A parede celular das algas apresenta grande diversidade na estrutura e

composição:

• Fibrilas de celulose

• Reforço de carbonato de cálcio (“algas calcáreas”)

• Quitina

• Sílica nas diatomáceas (melhores fósseis de algas, 200 milhões de anos)

• Contém poros que permitem apenas a passagem de substâncias de pequena

massa molecular

• Não fagocitam, aspecto que distingue dos protozoários.


39

• Ausente nas euglenóides

As algas estão presentes nos oceanos, rios e lagos, tanques artificiais, poças de

água e são também comuns nos solos e em rochas em associação com fungos

(líquens).

Os líquens são seres pioneiros na sucessão ecológica: conseguem colonizar

ambientes com poucos recursos nutritivos.

Liberam substâncias que degradam as rochas, iniciando a formação de um solo.

Podem ser unicelulares e coloniais e quando os agregados são lineares:

filamentosa.

Em relação a motilidade algumas algas são móveis, em geral pela ação de

flagelos. Algas não apresentam cílios.


40

Dinoflagelados (do grego dinos = rodopiante), podem originar densas

suspensões denominadas florescimentos, de coloração vermelha (marés

vermelhas) e possuem toxina que relacionada a uma potente neurotoxina (algas

do gênero Alexandrium). Pfiesteria é outro gênero de dinoflagelado tóxico e os

esporos infectam peixes e as neurotoxinas destroem a pele dos animais

infectados possibilitando o desenvolvimento de patógenos bacterianos, inclusive

1 bilhão de peixes foram mortos devido ao surto dessa alga no Estuário Nuese,

na Carolina do Norte, EUA.

.

5.2. Protozoários

O termo protozoário deriva do grego e significa “primeiro animal” é que durante

muito tempo eles foram classificados como animais microscópicos, mas atualmente essa

classificação mudou. Na realidade, os protozoários são Protistas unicelulares,

eucariontes, heterotróficos e com capacidade de locomoção.

Os protozoários por serem heterotróficos dependem de outros seres vivos para

obter seus alimentos. Podem se alimentar de bactérias ou outros protistas ou, então,

absorvem substâncias orgânicas da matéria em decomposição. Alguns são parasitas,

vivendo no corpo de outros seres vivos podendo lhes causar doenças. Há aqueles que,

embora vivendo dentro do corpo de seres vivos, lhes trazem benefícios, como é o caso

de algumas espécies que vivem no intestino dos cupins fazendo a digestão da celulose

que esses insetos comem.

A maioria dos protozoários se reproduz assexuadamente por cissiparidade ou

divisão binária. A célula cresce até um determinado tamanho, se divide ao meio,

originando os novos seres vivos. Mas existem também algumas espécies que se

reproduzem sexuadamente.

• Distinguem-se:

- Dos procariotos por sua natureza eucariótica e tamanho geralmente

maior.

- Das algas por serem desprovidos de clorofila

- Das leveduras (fungos) pela mobilidade e ausência de parede celular


41

- Dos bolores (fungos) pela incapacidade de formar corpos de

frutificação.

• São filogeneticamente diversos, estando presentes em várias linhagens da árvore

de Eukarya.

O protozoários possuem diferentes formas de locomoção, que têm sido

consideradas a principal característica para classificá-los em diferentes grupos. São eles:

sarcodíneos, ciliados, flagelados e esporozoários.

Sarcodíneos

São os protozoários que se locomovem e capturam seus alimentos por

pseudópodos. As amebas são os principais representantes desse grupo. Alguns tipos de

amebas são de vida livre, mas há também espécies parasitas do homem e de outros

animais, podendo inclusive causar doenças. A forma como as amebas usam os

pseudópodos para se alimentar é muito interessante e é chamada de fagocitose. Observe

a figura para entender como acontece.

Ao entrar em contato com alguma partícula alimentar, a ameba estende

pseudópodos e circula o alimento, que é então levado para dentro do citoplasma da

célula onde será digerido.

Um grupo de protozoários, aparentado da ameba, tem habitado os mares desde

muito tempo, são os foraminíferos. Eles possuem uma carapaça rica em cálcio e silício.

Ao longo do tempo, as carapaças desses organismos foram se acumulado no fundo dos

oceanos, originando as rochas sedimentares calcárias. Sabe-se que determinados tipos

de foraminíferos estão relacionados com a formação de petróleo. Durante as

perfurações, a presença de foraminíferos indica para os geólogos a possibilidade da

existência de petróleo.


42

Ciliados

Os ciliados apresentam um grande número de pequenos filamentos em volta do

corpo chamados cílios, que servem para locomoção e captura de alimentos. É o

movimento da água produzido pelo batimento dos cílios que ajuda o protozoário na

obtenção do alimento. A maioria dos ciliados é de vida livre. O paramécio é o mais

comum deles em água doce. Alimenta-se de microrganismos como bactérias, algas e

leveduras.

Flagelados

Os protozoários flagelados possuem longos e delicados filamentos chamados

flagelos, geralmente um ou dois, mas algumas espécies chegam a ter vários deles. Esses

filamentos são usados para a locomoção e obtenção de alimentos. Muitos flagelados têm

vida livre e outros são parasitas que ocasionam doenças no ser humano.

Mastigophora: os flagelados

• São móveis pela ação do flagelo

• Muitos são de vida livre

• Outros são parasitas e/ou patogênicos

• Os mais importantes são os tripanossomas

Euglenóides: flagelados fototróficos


43

• Flagelados contendo cloroplastos (classificados como algas): permite o

crescimento fotossintético

• Na ausência de luz são capazes de crescer utilizando matéria orgânica (fonte de

C e energia), tornando-se indistinguíveis dos demais protozoários.

• Não são patogênicos.

Esporozoários

São protozoários que não possuem nenhum tipo estrutura de locomoção, como

pseudópodos, cílios ou flagelos, alguns se movem por modificações na forma do corpo.

Possuem o corpo arredondado ou alongado. Todos são parasitas e o alimento é

absorvido diretamente do hospedeiro.

Apicomplexa (esporozoários)

• São parasitas obrigatórios.

• Não formam esporos verdadeiros como os de fungos, mas sim uma estrutura

análoga, relacionada com sua transmissão.

O alimento é absorvido na forma solúvel, como nas bactérias

• A malária

é uma doença causada por esporozoários do gênero Plasmodium, transmitidos

pelo mosquito Anopheles, é uma doença tropical e parasitária que mais causa

problemas sociais e econômicos no mundo, só superada pela aids.

Doenças causadas por protozoários

Alguns protozoários podem causar doenças sérias no homem, muitas delas são

de difícil cura e outras ainda são incuráveis.

Algumas merecem mais destaque devido a sua grande incidência, atingindo um

grande número de pessoas no Brasil e no mundo. São elas:

Disenteria amebiana ou amebíase – causada pela Entamoeba histolytica.

Doença de Chagas – causada por um protozoário flagelado, o Trypanosoma

cruzi

Malária – o Plasmodio vivax é o protozoário causador da malária

Toxoplasmose – causada pelo protozoário Toxoplasma gondii

6.VÍRUS


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O termo vírus (do latim veneno) era empregado na Antigüidade como sinônimo

de veneno e se referia ao agente de natureza desconhecida, que provocavam doenças.

A descoberta dos vírus deve-se ao biólogo russo Dimitri Ivanovski pesquisador

do agente causador da doença que atacava as folhas do tabaco com a qual se fabricava o

fumo, impedindo o crescimento da planta, deixando suas folhas com manchas que

lembravam um desenho do tipo mosaico, por isso era conhecido como “mosaico do

fumo”, podendo, inclusive, levá-la à morte.

Em 1935, o norte-americano Stanley conseguiu isolar a partícula que causava o

mosaico, a partir de um concentrado feito com uma tonelada de folhas contaminadas.

Ele foi purificando esse suco até chegar a “cristais” em forma de agulhas. Alguns anos

mais tarde, com a descoberta do microscópio eletrônico, esses cristais puderam ser

observados e estudados e se conheceram melhor sua estrutura e a forma como eles

atuam.

Extremamente pequenos e visíveis apenas ao microscópio eletrônico, os vírus

são constituídos por uma cápsula orgânica de natureza basicamente protéica, que abriga

em seu interior o material genético viral. São tão pequenos que passam através dos

filtros cujos poros não permitem a passagem das bactérias. O maior vírus tem menos do

que a quarta parte das dimensões de uma salmonela e milhares dos de menor tamanho

poderiam ser colocados dentro da parede celular vazia de um estafilococo. Ao contrário

dos demais seres vivos, que possuem DNA e RNA, os vírus são portadores apenas de

um tipo de ácido nucléico: DNA ou RNA. Apesar de possuírem material genético, os

vírus são destituídos de membrana plasmática, de hialoplasma e de ribossomos. Assim,

esses seres não possuem organização celular, nem metabolismo próprio, permanecendo

absolutamente inertes quando fora de células vivas. Entretanto, quando penetram em

uma célula hospedeira ou nela injetam seu material genético, multiplicam-se em seu

interior à custa do equipamento bioquímico da célula vítima. Dessa maneira, os vírus

são considerados parasitas intracelulares obrigatórios e provocam inúmeras doenças

nos mais diversos grupos de seres vivos. Essas doenças são genericamente denominadas

viroses. No ser humano, entre outras viroses, podemos citar a Aids, a dengue, a gripe, a

poliomielite, a caxumba e a febre amarela.

Figura . Modelo do mosaico do tabaco.

6.1. Estrutura dos Vírus

Os menores vírus têm somente 17 nm de diâmetro e os maiores chegam a 1000

nm (1 micrômetro). Mesmo os maiores têm uma pobre visibilidade ao microscópio

óptico. A maioria dos vírus só pode ser detectada usando microscopia eletrônica de alta

resolução.


45

Cada partícula viral (ou vírion) pode ter as seguintes estruturas:

Capsídio e Envelope: o capsídio é uma capa protéica que circunda o ácido

nucleico, e é composto de subunidades de proteína, os capsômeros, que são

responsáveis pela especificidade viral. Todos os vírions possuem uma simetria de

estrutura, podendo ou não apresentar um envoltório (envelope) contendo lipídeos ou

lipoproteínas. Assim, os vírions com envelope são sensíveis aos solventes de lipídeos,

tais como o éter, o clorofórmio e agentes emulsificantes (sais biliares e detergentes).

Ácidos Nucleicos: Os vírus podem ter DNA ou RNA, mas nunca são

encontrados os dois juntos no mesmo vírion. A estrutura dos ácidos nucleicos nos

vírions pode ser linear ou circular. Quanto à forma, os vírions podem ser:

Icosaédricos: poliedro regular com 20 faces triangulares e 12 ângulos;

esta forma é determinada pelo capsídio. O poliovírus e os adenovírus são alguns

exemplos.

Helicoidais: lembrando longos bastonetes, seus capsídios são cilindros

ocos, com estrutura helicoidal . O vírus do mosaico do tabaco é um exemplo.

Vírus envelopados: o nucleocapsídio interno desse vírus, que pode ser

icosaédrico ou helicoidal, é circundado por uma membrana envoltória. Tais

vírions são pleomórficos (têm formas variadas), já que os envoltórios não são rígidos. O

vírus do herpes é um vírion icosaédrico envelopado.

Vírus complexos: alguns vírions têm uma estrutura muito complicada; o

vírus da vacínia (grupo poxvirus), por exemplo, não possui capsídio claramente

identificado, mas apresenta várias camadas em torno do ácido nucleico.

Figura . Morfologia de alguns vírus bem conhecidos, Simetria icosaédrica: (A) pólio, verruga, adeno,

rota; (B) herpes, Simetria helicoidal: (C) mosaico do tabaco; (D) influenza; (E) sarampo, caxumba,

parainfluenza; (F) raiva. Simetria incerta ou complexa: (G) poxvirus; (H) fagos T-pares (fonte: Pelezar et

al., 1996).

6.2. Replicação do Vírus

Antes que qualquer vírus possa infectar uma célula animal, ele primeiro deve

ligar-se a um receptor específico na membrana celular, provavelmente uma

glicoproteína. Como já foi dito, muitos vírus podem ter um envelope rico em lipídeo

envolvendo o capsídio. Do envelope de muitos vírus projetam-se "pontas" que podem

conter glicoproteínas e lipídeos. As propriedades das moléculas que constituem o

envelope estão relacionadas com a adesão do vírus à vários substratos. Se o envelope

não está presente, as propriedades do capsídio determinam as características adesivas do

vírus.

A multiplicação dos vírus se faz por replicação, no qual as porções protéica e

nucleica aumentam no interior das células hospedeiras sensíveis. Este processo pode ser

dividido em etapas, que são comuns a todas as infecções virais:


46

1. Adsorção: envolve a participação de receptores específicos na superfície da

célula hospedeira e das macromoléculas do vírion.

2. Penetração e desnudamento: os vírus com envelope unem-se às células

hospedeiras, levando à fusão do envoltório lipoproteico dos vírus com a membrana

citoplasmática da célula, que resulta na liberação do material nucleocapsídico no

citoplasma celular. Os vírus nús (sem envelope) parecem penetrar pelo mecanismo de

fagocitose.

3. Replicação bioquímica: a replicação ativa do ácido nucleico e a síntese de

proteínas virais começam após a dissociação do capsídio e do genoma. Além do ATP

celular, os vírus requerem o uso dos ribossomas da célula, do RNA de transferência, de

enzimas e de certos processos biossintéticos para sua replicação.

4. Acoplamento ou maturação: os vírus são capazes de dirigir a síntese dos

componentes essenciais para sua progênie e de acoplar estes materiais sob a forma de

vírions maduros, no núcleo e/ou no citoplasma da célula infectada.

5. Liberação: este processo varia com o agente viral. Em alguns casos, a lise

celular resulta na liberação concomitante das partículas virais. Em outros, a maturação e

a liberação são relativamente lentas e os vírions são liberados sem a destruição da célula

hospedeira.

6.3. Bacteriófagos

Bacteriófagos são vírus que infectam bactérias e foram descobertos

independentemente por Frederick W. Twort, na Inglaterra, em 1915, e por Felix

d’Herelle, no Instituto Pasteur, em Paris, em 1917. Os pesquisadores observaram que

colônias bacterianas algumas vezes dissolviam-se e desapareciam devido a uma lise que

ocorria nas células; este efeito lítico podia ser transmitido de colônia a colônia. Este

agente lítico seria um agente infeccioso filtrável, que parasitava as bactérias e foi

denominado de bacteriófago.

Os bacteriófagos têm o cerne de ácido nucléico envolvido por um capsídeo de

natureza proteica, como os outros vírus. Existem 3 formas básicas de bacteriófagos:

cabeça icosaédrica sem cauda, cabeça icosaédrica com cauda (figura 30) e filamentosa.

Com relação ao ciclo de vida, os bacteriófagos podem ser líticos (ou virulentos)

e temperados (ou avirulentos).

No ciclo lítico, os fagos líticos destroem as células hospedeiras bacterianas. No

processo infeccioso lítico, após a replicação do vírion, a célula hospedeira rompe-se,

liberando nova progênie de fagos para infectar outras células hospedeiras.

Os fagos temperados não destroem suas células hospedeiras. Em vez disso, o

ácido nucléico viral é integrado ao genoma da célula hospedeira e replica-se na célula

bacteriana hospedeira de uma geração a outra, sem que haja lise celular. Este processo é

denominado lisogenia e é realizado somente pelos fagos que possuem DNA de fita

dupla.

O processo de adesão de um bacteriófago a uma célula bacteriana é o mesmo

nos 2 tipos de ciclos e é mostrado na figura 31.


47

6.4. Isolamento e identificação do vírus

O isolamento e a identificação dos vírus, a partir de espécimes clínicos ou de

materiais de pesquisa, podem ser desenvolvidos por meio de numerosos métodos, não

havendo, contudo, uma técnica única que seja satisfatória para o estudo de todos os

vírus. A primeira fase de identificação laboratorial de um vírus é a coleta e manutenção

adequadas dos espécimes, até que se possam inocular animais sensíveis, culturas de

tecidos, ovos embrionados ou outro tipo adequado de meio. Esta fase inclui a

eliminação de bactérias dos produtos em exame, através da filtração, da centrifugação

diferencial ou do uso de drogas antimicrobianas. Havendo a presença de vírus, podem

ser produzidos e pesquisados anticorpos específicos.

6.5. Agentes Infecciosos Semelhantes aos Vírus

Os viróides, os menores agentes infecciosos conhecidos, são constituídos de

RNA circular de fita única ou de RNA linear de fita dupla, não possuindo qualquer tipo

de capa protéica. Os viróides replicam-se em células de espécies de plantas susceptíveis,

mas não são capazes de codificar suas próprias proteínas, mostrando serem dependentes

da atividade metabólica do hospedeiro para replicação.

Um outro agente causador de doenças é o prion ou partícula protéica

infecciosa, já que a proteína parece ser seu único componente, não possuindo nenhum

ácido nucléico detectável. Possui propriedades incomuns, como a alta resistência à

radiação ultra-violeta e ao calor, ao contrário dos vírus convencionais; no entanto, são

inativados pelo hipoclorito e autoclave.

7. Controle Biológico

Certamente você já deve ter ouvido falar em controle biológico de pragas, que é

baseado em uma idéia simples: controlar uma praga, usando seus próprios inimigos

naturais.

É o que pode ser feito utilizando-se um vírus chamado Baculovirus anticarsia

que combate à lagarta da soja, inseto que pode causar grandes prejuízos às lavouras de

soja, devorando suas folhas.

O controle biológico é um fenômeno que acontece naturalmente na natureza que

consiste na regulação do número de plantas e animais por inimigos naturais. É uma

estratégia que o homem há muito tempo vem utilizando, explorando inimigos naturais

para o controle de patógenos, pragas e ervas daninhas – ação considerada uma arte por

muitos cientistas.

O controle biológico envolve o reconhecimento de que, todas as espécies de

plantas e animais têm inimigos naturais atacando seus vários estágios de vida. Dentre

tais inimigos naturais existem grupos bastante diversificados, como insetos, vírus,


48

fungos, bactérias, aranhas, peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos. A forma mais

conhecida de controle biológico é o controle de insetos por outros insetos.

Os mais utilizados no controle biológico artificial são fungos , bactérias e vírus,

para os quais há inclusive formulações comerciais a venda em lojas de produtos

agrícolas.

Entre os agentes de controle microbiano de insetos que estão sendo utilizados no

país destacam-se os fungos Metarhizium anisopliae, Beauveria bassiana e Sporothrix

insectorum , os agentes de natureza viral Baculovirus anticarsia , B. erinnys e

B.spodoptera e os produtos à base das bactérias Bacillus thurigiensis e B. sphaericus.

O termo Controle Biológico foi empregado pela primeira vez em 1919, por H.S.

Smith, para designar o uso de inimigos naturais para o controle de insetos-praga.

O controle biológico é o componente fundamental do equilíbrio da Natureza,

cuja essência está baseada no mecanismo da densidade recíproca, isto é, com o aumento

da densidade populacional da presa, ou do hospedeiro, os predadores, ou parasitos,

tendo maior quantidade de alimento disponível, também aumentam em número. Desta

maneira, os inimigos naturais causam um declínio na população da praga.

Posteriormente, a população do inimigo natural diminui com a queda no número de

presas, ou hospedeiros, permitindo que a população da praga se recupere e volte a

crescer.

Em comparação ao controle químico o controle biológico apresenta vantagens e

desvantagens. Entre as vantagens pode-se citar que é uma medida atóxica, não provoca

desequilíbrio, não possui contra-indicações, propicia um controle mais extenso e é

eficiente quando não existe maneira de se utilizar o controle químico. Em compensação

requer mais tecnologia, possui um efeito mais lento, não é de tão fácil aquisição, nem

sempre pode ser aplicado em qualquer época do ano e, geralmente, é mais caro.

7.1.Entre outros tipos de Controle Biológico encontramos:

Controle biológico natural – que se refere à população de inimigos que

ocorrem naturalmente. São muito importantes em programas de manejo de pragas, pois

são responsáveis pela mortalidade natural no agroecossistema e, conseqüentemente,

pela manutenção de um nível de equilíbrio das pragas.

Controle biológico artificial - quando o homem interfere de modo a

proporcionar um aumento de seres predadores, parasitos ou patógenos, podendo esses

serem: insetos (mais atuantes no controle biológico natural), fungos , vírus, bactérias ,

nematóides e ácaros.

Os vírus como controle biológico

Embora muitas viroses ocorram em insetos, é na família Baculorividae que se

concentram os mais importantes vírus empregados no controle biológico. Esses vírus

têm sido usados efetivamente há mais de 50 anos. É nessa família de vírus que estão

aqueles que possuem corpos de inclusão visíveis ao microscópio ótico ou aqueles que

são observáveis apenas por meio de microscópio eletrônico.

Os vírus contaminam os insetos por via oral sendo ingeridos junto com órgãos e

tecidos foliares, principalmente folhas e caules. Os sintomas do contágio são: paralisia

da alimentação; movimentação lenta do inseto; perda de coloração do corpo; perda do

brilho natural; busca pela parte mais alta da planta e morte de cabeça para baixo,

ficando pendurados.

Vantagens: são bastante específicos; condições de armazenamento não são tão

rigorosas e podem ser usados com risco mínimo de contágio de seres humanos

(temperatura ótima de ação difere da temperatura do corpo humano).


49

Desvantagens: falta de formulações adequadas; grande custo de produção; ação

lenta e pequena atividade residual.

As principais razões para desenvolver o controle de microrganismos podem, em

resumo, ser: 1) prevenir a transmissão de doenças e infecções; 2) prevenir a

contaminação ou crescimento de microrganismos nocivos e 3) prevenir a deterioração e

dano de materiais por microrganismos.

Antimicrobianos: agentes que inibem o crescimento ou matam microrganismos.

Termos mais específicos: antibacteriano, antifúngico, antiviral, etc.

Microbicida: agentes que matam microrganismos. Termos mais específicos:

bactericida, fungicida, virucida, etc.

Microbiostático: agentes que inibem o crescimento de microrganismos. Termos

mais específicos: bacteriostático, fungistático, etc.

Os microrganismos podem ser removidos, inibidos ou mortos por agentes físicos

ou químicos. Uma grande variedade de técnicas e de agentes pode ser utilizada, agindo

de modos diferentes e tendo seu próprio limite de aplicação prática.

Os termos a seguir são usados para descrever os processos físicos e os agentes

químicos destinados ao controle dos microrganismos:

7.2. Agentes físicos para o controle de micro-organismos

TEMPERATURA

Calor úmido: mata os microrganismos por desnaturação e coagulação das

proteínas. Exemplos: autoclaves, pasteurização.

Calor seco: mata os microrganismos por oxidação das proteínas e outros

constituintes celulares. Exemplos: forno de Pasteur, incineração.

Baixas temperaturas: permitem inibir o crescimento de microrganismos, mas não

necessariamente matam a população microbiana. Pode ser usado como método de

preservação de microrganismos.

RADIAÇÃO

Ionizante: causam ionização de moléculas, destruindo estas diretamente, ou

ainda os íons gerados podem ser altamente destrutivos para os constituintes celulares.

Exemplos: raios X, radiação gama, etc.

Não ionizante: excitam elétrons promovendo rearranjos moleculares. Exemplos:

luz ultravioleta (UV).

FILTRAÇÃO

Não é um método de esterilização. Exemplos: Membranas de éster de celulose,

câmaras de fluxo laminar, filtros HEPA (High Efficiency Particulate Air).

DESSECAÇÃO

Permite inibir o crescimento de microrganismos, mas não necessariamente,

matam a população microbiana. Pode ser usado como método de preservação de

microrganismos.

Exemplo: Liofilização.

AGENTES QUÍMICOS

Esterilizante: agente químico capaz de matar todos os microrganismos

presentes em um material, bem como seus esporos.

Desinfetante: agente químico capaz de matar todas as formas vegetativas de

microrganismos, mas não necessariamente seus esporos. Termo normalmente utilizado

para agentes que controlam microrganismos causadores de doenças.

Germicida: agente químico capaz de matar todas as formas vegetativas de

microrganismos, mas não necessariamente seus esporos. Termo normalmente utilizado

para agentes que controlam microrganismos que não necessariamente causam doenças.


50

Antiséptico: agente químico, utilizado em geral, na superfície do corpo, que

previne o crescimento de microrganismos.

Sanitizante: agente químico que mata 99,9% dos microrganismos

contaminantes de uma área.

ANTIBIÓTICOS

Substância produzida por microrganismos que em concentrações muito

pequenas é inibitório para outros microrganismos.

Antibiograma: definição dos padrões de resistência e sensibilidade.

Usos não médicos de antibióticos: suplementação de ração animal.

7.3. Condições que influenciam a ação antimicrobiana

Na aplicação de qualquer agente físico ou químico destinado a inibir ou destruir

populações microbianas, devem ser considerados fatores como:

Temperatura: o aumento da temperatura, quando usado em combinação com

outro agente, como uma substância química, apressa a destruição dos microrganismos.

Tipo de microrganismo: as espécies de microrganismos diferem em sua

susceptibilidade aos agentes físicos e químicos. Nas espécies esporuladas, as formas

vegetativas são muito mais sensíveis que as formas esporuladas, sendo estas

extremamente resistentes.

Estado fisiológico das células: células jovens, metabolicamente ativas, são mais

facilmente destruídas que as células velhas ou em latência, no caso de o agente nocivo

agir através de uma interferência sobre o metabolismo (as células que não estão

crescendo não seriam afetadas).

Condições ambientais: as propriedades físicas e químicas do meio ou das

substâncias que sustentam os microrganismos têm profunda influência sobre o ritmo,

assim como sobre a eficácia da destruição microbiana. A eficiência do calor, por

exemplo, é muito maior nos meios ácidos do que nos alcalinos. A consistência do

material (aquosa ou viscosa) também influi na penetração do agente, e as altas

concentrações de carboidratos aumentam, em geral, a resistência térmica dos

microrganismos. A presença da matéria orgânica estranha pode reduzir,

significativamente, a eficácia de uma droga antimicrobiana, inativando-a ou protegendo

o microrganismo.

A tabela 11 resume os métodos que usam a temperatura no controle de microrganismos. Tabela 11: O uso da temperatura no controle de microrganismos (fonte: Pelczar et al., 1996).


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Tabela 12: Alguns desinfetantes e anti-sépticos comumente utilizados (fonte: Pelczar et al., 1996).


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A tabela 13 mostra alguns dos principais antibióticos utilizados.

Embora a penicilina seja, ainda, um dos antibióticos mais valiosos, a busca da

droga ideal continua. Entre os compostos aceitáveis, estão aqueles que atuam sobre os

microrganismos patogênicos insensíveis ou que se tornaram resistentes à penicilina. As

drogas mais importantes são produzidas por quatro gêneros de microrganismos:

Bacillus, Penicilium, Streptomyces e Cephalosporium, normalmente existentes no solo.

Assim sendo, o solo tem sido profundamente pesquisado na procura de micróbios

capazes de produzir novos antibióticos.

Tabela 13: Produtos metabólicos de bactérias e fungos, usados como antibióticos (fonte:

Pelczar, 1980).


53


54

8. Bibliografia

LEVINSON, W.; JAWETZ, E. Microbiologia Médica e Imunologia. Porto Alegre, Ed.

Artmed, 1998. 415 p. (SBI)

NEDER, R.N. Microbiologia – Manual de Laboratório. São Paulo, Ed. Livraria Nobel. 1992. 138p. (SBI)

PELCZAR, M.; REID, R.; CHAN, E.C.S. Microbiologia. São Paulo, Ed. McGraw-Hill. 1980.

volumes 1 e 2. (SBI)

PELCZAR JR., J.M.; CHAN, E.C.S. & KRIEG, N.R. Microbiologia: conceitos e aplicações.

Vol.1, 2ª ed. São Paulo, Makron Books. 1996. 524p. (SBI)

microbiologia aplicada parte i

Education