microbiologia aula 01

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MICROBIOLOGIA
AULA 1
Prof. Alessandro Castanha da Silva
CONVERSA INICIAL
Prezados(as) alunos(as): sempre que falamos de micro-organismos, pensamos em seres muito pequenos, assim como nos indica, em uma tradução livre, a etimologia da palavra microbiologia. Entretanto, ao enveredarmos pelos conhecimentos oferecidos ao longo do tempo, vamos compreender que nem sempre são tão pequenos assim.
Conheceremos seres como as bactérias, que apresentam tamanhos micrométricos, ou seja, a milésima parte de um milímetro. Nos fungos, encontramos tamanhos que podem ser microscópicos, como é o caso das leveduras, e até macroscópicos, como os cogumelos. Já os vírus são tão pequenos que encontramos alguns que infectam células bacterianas com aproximadamente 20 nanômetros.
A partir das próximas páginas, discutiremos um pouco sobre o desenvolvimento da microbiologia como ciência e quem foram os grandes nomes que ajudaram na sua evolução. Discutiremos as características gerais dos micro-organismos apresentando sua biologia, morfologia e estrutura. Convido você a conhecer algo sobre esse mundo microscópico e de grande importância para o estudo da veterinária.
Aproveite bastante o material e bons estudos!
TEMA 1 – INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA MICROBIOLOGIA
A microbiologia como ciência tem início com o desenvolvimento de um microscópio primitivo criado em 1674 pelo cientista Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), que analisou a quantidade de micro-organismos em uma gota d’água, os quais denominou de animalículos. Tal descrição foi levada à Royal English Society, que, com base nas discussões apresentadas por ele, iniciou o estudo da microbiologia. É importante citar que, com Robert Hooke (1635-1703), Leeuwenhoek foi uma das primeiras pessoas a visualizarem os micro-organismos.
A descoberta desses até então chamados “animalículos” provocou controvérsias entre aqueles que acreditavam na teoria da abiogênese (geração espontânea) discutida pelo filósofo grego Aristóteles (384-322 a.C.) e aqueles que aceitavam a biogênese defendida principalmente pelo cientista francês Louis Pasteur (1822-1895). A teoria da abiogênese apresentava a ideia de que seres vivos eram gerados a partir de objetos inanimados, como carne em putrefação, responsável pelo surgimento de moscas, ou tecidos e aveia, que geravam ratos. Em contrapartida, a discussão da biogênese apresentada por Pasteur estava fundamentada em experimentos, como aquele em que ferveu caldo de carne dentro de frascos fechados, no qual abriu alguns e manteve fechado o restante. Assim, Pasteur percebeu que os que foram destampados apresentaram contaminação e os fechados não. Dessa forma, o cientista conseguiu comprovar que seres vivos só se desenvolvem de vida preexistente.
Outro grande nome dentro da microbiologia é Joseph Lister (1827-1912), que acreditava nos mesmos preceitos de Pasteur sobre a presença de micro-organismos presentes no ambiente capazes de causar infecções. Após suas observações, Lister discutiu a teoria de que a desinfecção do meio evitaria infecções em processos cirúrgicos. Dessa forma, passou a aplicar o método de desinfecção do campo operatório com ácido fênico. Tal ação reduziu consideravelmente os processos infecciosos pós-cirúrgicos.
Ao longo do tempo, outros grandes nomes, como Robert Koch (1843-1910) e seus postulados, Alexander Fleming (1881-1955) e a descoberta da penicilina, Ignaz Semmelweis (1818-1865) e seus procedimentos antissépticos, entre outros tantos cientistas, permitiram que, atualmente, consigamos desenvolver a microbiologia com métodos fundamentados em uma sólida base científica.
TEMA 2 – BACTÉRIAS
As bactérias são seres classificados no Reino Monera como unicelulares, procariotos, com tamanho que varia em 0,2 a 2 µm (mícrons). Por serem procariotos, apresentam um nucléolo, material genético difuso no citoplasma, e não possuem membrana nuclear. Encontramos em seu interior somente um tipo de organela, o ribossomo, responsável pela síntese de proteínas, não havendo nenhuma outra organela membranosa.
A membrana celular é muito semelhante às células eucariontes. Entretanto, não conta com a presença de colesterol em sua composição. Uma das características principais que ajudam na classificação bacteriana é sua parede composta por uma substância denominada de peptidoglicano, ou mureína que confere forma à célula bacteriana, além de proteção. A variação de posição e a quantidade desse peptidoglicano caracterizam dois grandes grupos chamados de gram + (positivo) e gram – (negativo). Nas bactérias gram-positivas, há uma espessa camada externa de peptidoglicano, enquanto que, nas negativas, observamos uma camada delgada entre duas membranas.
A cápsula bacteriana é uma estrutura encontrada em um pequeno grupo de bactérias, geralmente gram-negativas, formada, principalmente, por polissacarídeos e glicoproteínas. É considerada como fator de virulência bacteriana, pois aumenta o risco de gerar infecções, protegendo a bactéria de sofrer a fagocitose por células do sistema de defesa do hospedeiro.
Outras estruturas celulares encontradas na porção externa das bactérias são os pili, ou fímbrias. Tais estruturas são muito pequenas e semelhantes a pelos. Alguns pili estão envolvidos na virulência[1] de certas bactérias e outros estão associados ao processo de conjugação, responsável pelo transporte de plasmídios de uma bactéria para outra.
Figura 1 – Morfologia bacteriana
Crédito: OsweetNature/Shutterstock.
Os flagelos estão relacionados à motilidade bacteriana, ou seja, à movimentação. Podem ser classificados da forma a seguir:
· Atríquia – ausência de flagelos.
· Monotríquia – presença de um único flagelo.
· Anfitríquia – presença de um flagelo em cada extremidade da célula.
· Lofotríquia – grupamento de flagelos em uma ou ambas as extremidades.
· Peritríquia – presença de flagelos ao redor de toda a bactéria.
Figura 2 – Arranjo dos flagelos bacterianos
Crédito: Olga Bolbot/Shutterstock.
2.1 FORMA E ARRANJOS BACTERIANOS
As bactérias apresentam formas e arranjos diferentes, e tais características estão relacionadas, principalmente, à parede celular. As formas bacterianas variam de cocos que apresentam um formato arredondado, bacilos em formato de bastão e espirilos com característica helicoidal, mais rígidos. No caso das espiroquetas, assim como os espirilos, também possuem forma de hélice, porém apresentam-se mais longas e flexíveis. Por fim, encontramos também os vibriões com aparência de vírgula.
Ao analisarmos os arranjos bacterianos, vemos que somente os cocos e bacilos mostram essa característica de agrupamento. Quando observamos os cocos, temos uma gama de arranjos, entre eles, temos os diplococos, pareados dois a dois, estafilococos, vistos em agrupamentos que lembram cachos de uva, estreptococos, alinhados em cadeia, tétrades, em arranjos com quatro, e sarcina, que apresenta oito bactérias, formando uma estrutura cúbica.
Devido a sua forma, os bacilos não apresentam tantas variações como visto nos cocos. Entretanto, é interessante observarmos que algumas delas são semelhantes às vistas anteriormente. Os diplobacilos são arranjos duplos e os estreptobacilos aparecem em cadeia pelas extremidades e, por fim, paliçada, no qual estão em grupos alinhados lado a lado em seu eixo longitudinal.
Figura 3 – Arranjos bacterianos
Crédito: ferryina/Shutterstock.
Uma das formas que, muitas vezes, podem ser confundidas por profissionais inexperientes em observação bacteriana é o cocobacilo, que nada mais são que bacilos com tamanho reduzido que se assemelham a cocos.
Saiba mais
Com relação ao arranjo bacteriano que não podemos deixar de prestar atenção, uma das características é quanto à forma de escrita. Quando vemos estafilococos, estamos falando sobre o arranjo bacteriano; entretanto, quando lemos Staphyloccus, referimo-nos ao gênero bacteriano. Outras situações que encontramos: estreptococos: forma, Streptococcus: gênero; bacilos: forma, Bacillus: gênero.
TEMA 3 – FUNGOS
Os fungos são seres pertencentes ao Reino Fungi. Diferentemente das bactérias, são seres eucariotos,ou seja, possuem o núcleo separado do citoplasma por membrana nuclear ou carioteca, uni ou multicelular, heterotróficos, decompositores, conhecidos atualmente mais de 200 mil espécies. As células fúngicas possuem todas as estruturas comumente encontradas em células eucariotas. Dessa forma, possuem organelas membranosas, como retículo endoplasmático, complexo de Golgi, entre outras. Uma das características que as diferem dos outros seres eucariontes é a presença de uma parede celular formada por quitina, mananas ou glicanas, as quais vão caracterizar as diferentes espécies fúngicas. Segundo Tortora (2017), quanto a sua classificação, os fungos de interesse médico, sejam eles patogênicos ou oportunistas, estão classificados dentro dos seguintes filos: Ascomycota, Basidiomycota, Mucormycota, Glomeromycota, Basidiobolomycota e Entomophthoromycota.
O crescimento das hifas, prolongamentos celulares fúngicos, origina os micélios. Tais estruturas formam um emaranhado celular, responsável pela nutrição e crescimento das estruturas de frutificação. É importante ressaltar que a temperatura e umidade são fatores preponderantes para o crescimento rápido de estruturas como os cogumelos e mofos. Podemos dividir os micélios em três tipos diferentes:
· Micélio vegetativo: forma-se com a função estrutural e de nutrição.
· Micélio aéreo: projeta-se para a parte superficial, a fim de desenvolver o crescimento da estrutura.
· Micélio reprodutivo: responsável pela formação das estruturas reprodutivas conhecidas como corpo de frutificação.
Os fungos são amplamente conhecidos por apresentar grande importância para a indústria alimentar, pois são fermentadores e amplamente utilizados pela indústria de panificação e na fabricação de cerveja. Muitos deles são comestíveis, como as trufas e os cogumelos shitake e shimeji. Para o meio ambiente, tem a função de decompositores, pois realizam a ciclagem da matéria orgânica. E, por fim, para a indústria farmacêutica, como produtores de antibióticos, como é o caso da penicilina. Nas imagens a seguir, podemos visualizar a forma desses fungos multicelulares, como os cogumelos e bolores, além dos unicelulares, como as leveduras.
Figura 4 – Leveduras
Crédito: Kateryna Kon/Shutterstock.
Figura 5 – Bolor
Crédito: SmileForYou/Shutterstock.
Figura 6 – Cogumelos
Crédito: Mostert/Shutterstock.
Apesar de apresentar características importantes quanto a sua função decompositora, também estão associados a inúmeros problemas, os quais causam reflexos na alimentação, saúde e economia. Geralmente, os agentes causadores de infecções em seres humanos e animais são as leveduras e os fungos filamentosos. De forma geral, as infecções são conhecidas como micoses; entretanto, é observado um aumento de casos de fungos saprofíticos causadores de micoses oportunistas, bem como da ingestão de alimentos contaminados, responsáveis por intoxicações que, muitas vezes, podem ser mortais aos seres humanos e animais.
As leveduras são unicelulares e com formato arredondado, enquanto os bolores apresentam característica filamentosa – portanto, multicelulares. Alguns fungos são considerados dimórficos, ou seja, apresentam características morfológicas distintas de acordo com a temperatura. Essa condição também pode ser notada de acordo com a concentração de dióxido de carbono (CO2), a qual, em baixas concentrações, mostra-se em forma de levedura e, altas, com característica filamentosa.
Nos fungos filamentosos, observamos uma série de estruturas com formato cilíndrico, tubulares e ramificados, aos quais denominamos de hifas, que podem ter a condição septada ou não. No caso das septadas, esse atributo indica várias unidades celulares. Em contrapartida, as hifas asseptadas ou cenocíticas não apresentam essas características dos septos devido a sucessivas divisões celulares. Dessa forma, as células mostram-se com diversos núcleos espalhados pelo citoplasma.
TEMA 4 – VÍRUS
Se levarmos em consideração a teoria celular proposta por Matthias Jakob Schleiden (1804-1881) e Theodor Schwann (1810-1882), a qual cita que todos seres vivos são compostos por células como estrutura fundamental, não podemos considerar os vírus como seres vivos, pois são basicamente formados por uma cápsula de proteína, denominada de capsídio, que reveste o material genético DNA ou RNA, nunca os dois ao mesmo tempo. A exceção a essa regra é citomegalovírus, que apresenta ambos.
Trata-se dos menores agentes infecciosos conhecidos, com dimensões que não extrapolam os 0,2 µm (mícrons) e podem infectar células tão pequenas quanto uma bactéria, como é o caso do vírus bacteriófago. Por definição, os vírus são parasitas intracelulares obrigatórios, ou seja, necessitam obrigatoriamente de uma célula para poder produzir novos vírus, em um processo denominado de replicação, assunto que será visto em aula futura.
Os vírus são considerados por muitos cientistas como um limiar entre seres vivos e não vivos. Essa condição ainda gera muita discussão nos meios científicos, pois há pesquisadores que os classifiquem como seres vivos e outros não aceitam essa teoria. Como não apresentam organelas e citoplasma no interior, portanto, não realizam nenhuma ação metabólica, a aceitação de serem classificados como seres vivos é colocada em “xeque” por aqueles que não os identificam assim.
Os vírus, do latim virus, veneno ou toxina, foram descritos pela primeira vez em 1886 por Adolf Mayer (1843-1942) na doença do mosaico do tabaco; entretanto, como se apresentam como partículas submicroscópicas, somente com o advento do microscópio eletrônico, criado por Ernst Ruska (1906-1988) em 1932, puderam ser visualizados.
A classificação viral obedece às mesmas regras da taxonomia binominal, com características particulares que seguem somente ordem, família, subfamília, gênero e espécie. É importante ressaltar que, em relação à espécie, podem fazer alusão ao tipo de vertebrado, local em que foi descoberto, doença causada, entre outras, conforme o Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus (ICTV). Em compensação, muitos pesquisadores utilizam a classificação não hierárquica criada por David Baltimore (1938) em 1971, na qual considera-se o tipo de ácido nucleico, síntese de mRNA e proteínas pelos vírus, não levando em conta as características como processo de evolução, moleculares e filogenéticas.
4.1 MORFOLOGIA
Os vírus apresentam formatos diferentes - entre as condições gerais, podem ser envelopados ou não envelopados. O envelope é uma estrutura rica em lipídios que envolve o vírus externamente. Tais estruturas são originárias da membrana celular ou organelas membranosas da célula hospedeira.
O capsídeo é composto por estruturas menores denominadas de capsômeros, que podem ser constituídos por um único tipo de proteína (poucos vírus) ou por vários tipos (maioria dos vírus). Sendo assim, como visto anteriormente, o capsídeo envolve o material genético e, em alguns casos, o envelope do vírus forma a estrutura completa denominada vírion, com capacidade infecciosa. Os arranjos de capsômeros que estruturam os capsídeos podem formar simetrias virais diferentes, entre elas encontramos os vírus icosaédricos, helicoidais e complexos.
Os vírus com simetria icosaédrica são aparentemente esféricos, caracterizados por 20 faces triangulares e 12 vértices. Atualmente, os vírus mais simples na forma icosaédrica possuem 60 subunidades. Entre os vírus conhecidos nesse tipo de arranjo, podemos citar os vírus da hepatite A (sem cápsula) e o vírus da hepatite C (com cápsula).
Figura 7 – Estrutura de vírus com simetria icosaédrica
Crédito: Designua/Shutterstock.
Os vírus com simetria helicoidal apresentam seus monômeros em forma de um tubo cilíndrico que se estende pelo comprimento de seu material genético condensado. Entre os exemplos mais conhecidos desse tipo viral é o que veremos na figura a seguir:
Figura 8 – Estrutura de vírus com simetria helicoidal
Crédito: K.K.T Madhusanka/Shutterstock.
Por fim, os vírus caracterizados como complexos apresentam formas diferentes das anteriormente discutidas. O exemplomais comum desse tipo é o bacteriófago, que apresenta cabeça no formato icosaédrico e bainha em configuração espiral, além das fímbrias da cauda e os pinos, ou spikes.
Figura 9 – Estrutura de vírus complexo
Crédito: marina_ua/Shutterstock.
TEMA 5 – OUTROS MICRO-ORGANISMOS DE INTERESSE CLÍNICO
Entre os micro-organismos de interesse clínico na Medicina Veterinária, é importante conhecermos os príons. Em linhas gerais, não apresentam as mesmas características das bactérias, fungos e vírus, pois não possuem ácidos nucleicos (DNA e RNA), mas caracterizados como uma partícula proteica infectante.
Os príons são os causadores conhecidos das encefalopatias espongiformes transmissíveis, tanto no gado quanto nos ovinos e caprinos, também já relatadas em humanos. A característica principal dessas doenças é a infecção neurodegenerativa fatal, que forma anexos extracelulares no sistema nervoso central, capazes de gerar lesões semelhantes a vacúolos, que caracterizam o termo espongiforme (em forma de esponja). A doença geralmente causa alterações no sistema nervoso, em que é comum observarmos a ataxia, convulsões e mudança de comportamento.
As encefalopatias espongiformes podem atingir espécies animais diferentes; entretanto, não é comum que sejam transmissíveis entre elas. Atualmente, sabemos que cervídeos, bovinos, ovinos, caprinos e felinos apresentam tais condições de desenvolvimento dessa doença.
A proteína PrPc é comumente encontrada em células neuronais e outros tipos celulares. Todavia, a proteína PrPsc apresenta-se como variante da proteína priônica celular, considerada um príon essencialmente associado às doenças degenerativas.
Sabe-se que essa variação não está relacionada a erros transcricionais, pois estudos realizados demonstram que o gene decodificador produz a mesma sequência de aminoácidos para ambos – sendo assim, quimicamente iguais. Porém, estudos complementares conseguiram comprovar que a diferença está na configuração das hélices proteicas, o que altera sua condição normal.
Figura 10 – Proteínas PrP normal e alterada
Crédito: Designua/Shutterstock.
NA PRÁTICA
O conhecimento sobre a microbiologia veterinária faz-se importante em diversos aspectos, pois consideramos todo o processo de interação entre o micro-organismo e o hospedeiro, no reconhecimento da etiologia das inúmeras infecções em animais, nos processos de tratamento e cura das enfermidades, na reação fisiológica e metabólica, entre tantas outras situações presentes nessas inter-relações.
Conhecer a biologia, morfologia e estrutura dos micro-organismos e a relação com os seres que contaminam facilita, e muito, o diagnóstico das doenças por eles causadas. É importante também conhecê-los de maneira benéfica, pois o médico veterinário vai muito além de somente clinicar: está ligado à saúde humana e na vigilância e inspeção de alimentos de origem animal. Trata-se de um profissional de extrema importância na sanidade da cadeia produtiva relacionada a animais de grande porte, ao agronegócio, entre outras tantas pertinentes ao escopo da profissão.
Ao longo de nossa disciplina, veremos a importância da microbiologia no diagnóstico de doenças por meio de exames bacteriológicos e micológicos, a necessidade da aplicação de técnicas microbiológicas corretas, como antibiograma na detecção do antibiótico ideal para o tratamento da infecção, as formas adequadas de detecção e coleta de amostras clínicas, os meios de cultivo e a identificação para um diagnóstico correto.
FINALIZANDO
Nesta aula, pudemos conhecer as características biológicas, morfológicas e a estruturais dos vírus, bactérias e fungos. Vimos que os vírus são considerados parasitas intracelulares obrigatórios, pois necessitam de células para realizar a sua multiplicação e que, apesar de apresentar uma estrutura simplificada, formada por um genoma único, DNA ou RNA, uma cápsula proteica e, às vezes, uma cápsula, demonstram uma simplicidade enganosa.
As bactérias, por sua vez, são seres procariotos com estrutura celular simples, sem núcleo definido por membrana nuclear, citoplasma e apenas com ribossomo como organela em seu interior. No entanto, independentemente da simplicidade estrutural, realizam processos importantes na natureza, na indústria e na saúde. Discutimos as características das formas das células em cocos, bacilos, víbrios, espirilos e espiroquetas, além dos arranjos compostos por coco e bacilos.
Os fungos, diferentemente dos micro-organismos anteriores, são seres com estrutura celular mais complexa, ou seja, são eucariontes, e apresentam um núcleo separado do citoplasma por carioteca. Podem ser encontrados em formatos unicelular e multicelular, tendo como representantes as leveduras, bolores e cogumelos. São amplamente distribuídos na natureza e de possuir grande importância médica como patogênicos e oportunistas.
Por fim, discutimos sobre os príons, que não se enquadram em nenhum dos grupos anteriores por se tratarem de uma proteína infectante, principalmente no sistema nervoso, e de grande importância na veterinária. São os causadores das encefalopatias espongiformes transmissíveis, como a Scrapie e encefalopatia espongiforme do gado, que, no final dos anos de 1990, trouxe grandes prejuízos para os rebanhos bovinos na Europa.
REFERÊNCIAS
ALTERTHUM, A. Microbiologia. 6. ed. São Paulo: Atheneu, 2015.
BARBOZA, H. R. et al. Microbiologia básica. 2. ed. São Paulo: Atheneu, 2018.
JAGGI, N. Microbiology theory for MLT. 2. ed. Jaypee, 2013.
MADIGAN, M. T. et al. Microbiologia de Brock. 10. ed. São Paulo: Pearson, 2004.
MCVEY, D. S. et al. Microbiologia veterinária. 3. ed. Rio de Janeiro: GEN Guanabara Koogan, 2016.
PROCOP, G. W. Diagnóstico microbiológico: texto e atlas colorido. 7. ed. Rio de Janeiro: GEN Guanabara Koogan, 2018.
QUINN, P. J. et al. Microbiologia veterinária: essencial. 2. ed. Porto Alegre: Artmed, 2018.
TORTORA, G. J. et al. Microbiologia. 12. ed. Porto Alegre: Artmed,
[1] Poder de patogenicidade de um micro-organismo.
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