INTRODUÇÃO à MICROBIOLOGIA atual

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Microbiologia 
uma ciência para a vida 
Introdução à Microbiologia 
 É a ciência que estuda os microrganismos 
◦ O que são os microrganismos? 
 Seres vivos extremamente pequenos 
invisíveis a olho nú 
 Podemos incluir neste grupo: 
 Bactérias, fungos, microalgas, protozoários, 
helmintos (vermes chatos e cilíndricos) 
 Vírus (não são considerados seres vivos) 
 
 
 Archaea – procariotos Bactérias-procariotos 
Fungos – eucariotos 
Protozoários-eucariotos Microalgas-eucariotos 
Vírus - parasitas celulares 
obrigatórios 
Subdivisões da Microbiologia 
 Bactérias (Bacteriologia) - organismos 
procarióticos; 
 Fungos (Micologia) - organismos eucarióticos; 
 Vírus (Virologia) - parasitas intracelulares 
obrigatórios; 
 Protozoários (Parasitologia) - organismos 
eucarióticos; 
 Microalgas (Ficologia) - algas procarióticas e 
algas eucarióticas; 
Tipos Celulares 
Procariotos x Eucariotos 
Microrganismos no ambiente 
• Micróbios são encontrados 
por todo o planeta e afetam 
todos os aspectos de nossas 
vidas 
Micróbios no solo 
MEV de bactérias 
associadas a raízes 
• Essenciais para o ciclo dos 
nutrientes 
•Fixação de nitrogênio 
•Produção de enzimas 
digestivas 
Microrganismos marinhos 
• Muitos peixes de profundezas têm órgãos que 
brilham no escuro 
• Esse brilho é devido a uma relação simbiótica com 
uma bactéria bioluminescente 
Bactéria marinha bioluminescente 
Micróbios no lar 
Bactéria de uma maçaneta do 
banheiro 
Comunidade microbiana em uma 
tábua de cortar (cozinha) 
Micróbios e humanos 
•Existe uma grande comunidade microbiana em 
nossa pele e trato digestório 
Entre os dedos dos pés Uma tosse 
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A pele 
•A pele carrega entre 100 – 10.000 bactérias por cm² 
 
cera do ouvido Meias usadas Secreção nasal 
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Dente 
• Os dentes possuem uma comunidade microbiana 
complexa 
• As placas são um biofilme produzidos por bactérias 
que produzem substâncias pegajosas para colar a 
bactéria à superfície dentária 
Microrganismos e Saúde 
• Uma minoria dos micróbios podem causar doenças 
em humanos, plantas e animais 
• para cada bactéria patogênica para o homem 
existem pelo menos 10 espécies inofensivas 
Modelo de um 
vírus de língua 
Planta infectada com o vírus 
mosaico do couve-flor 
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Salmonella repicada em 
uma placa com ágar 
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Exemplos de doenças infecciosas 
Exemplos de doenças infecciosas 
Efeitos benéficos dos 
microrganismos 
 Ciclagem de nutrientes; 
 Fotossíntese; 
 Decomposição e biodegradação; 
 Fixação de Nitrogênio atmosférico; 
 Microbiota natural de outros organismos; 
 Produção de alimentos e combustível; 
 Produção de antibióticos, toxinas e 
vacinas; 
 Biotecnologia; 
 Pesquisa básica. 
Efeitos benéficos dos 
microrganismos 
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Biotecnologia 
• antibióticos e outros remédios, enzimas e 
igredientes alimentícios 
Estação de tratamento de esgoto 
• Os efluentes são quebrados e reciclados por 
bactérias e protozoários no tratamento de água e 
esgoto 
HISTÓRICO DA 
MICROBIOLOGIA 
Histórico da Microbiologia 
 Os microrganismos foram os primeiros seres 
vivos do nosso planeta 
 Por que o homem só descobriu a existência 
dessas criaturas a partir do século XVII? 
 Porque somente a partir do advento do 
microscópio foi possível observar estes seres 
minúsculos 
 
 O inglês Robert Hooke foi o primeiro a observar 
minúsculas lacunas presentes em uma fatia de rolha 
de cortiça, o que ele chamou de células 
 O alemão Antoni Van Leeuwenhoek foi o 
primeiro a observar microrganismos vivos através 
de microscópio rudimentar (conjunto de lentes de 
aumento) no século XVII 
 Leeuwenhoek fez desenhos do que ele chamou de 
“animáculos” presentes em fluidos como água da 
chuva, dentes e saliva. 
Histórico da Microbiologia 
Antoni van Leeuwenhoek (1684) 
“Primeiro a observar microrganismos na saliva e na 
água através de lentes de aumento (300x)” - 
animáculos 
Histórico da Microbiologia 
Imagens captadas pelo microscópio de 
Leeuwenhoek (1673 – Royal Society of 
London) Microscópio 
Leeuwenhoek 
(1632-1723) 
Relatou as suas observações numa série de 
cartas dirigidas à Royal Society of London 
Debate sobre a geração espontânea 
 Até a segunda metade do século XVII muitos 
cientistas acreditavam que formas de vida 
poderiam aparecer espontaneamente da matéria 
morta 
 Esse processo foi chamado de Geração 
Espontânea 
 A pouco mais de 100 anos as pessoas acreditavam 
facilmente que: 
◦ Sapos e cobras poderiam nascer de solos úmidos 
◦ Moscas poderiam nascer a partir de estrume 
◦ Insetos nasciam de animais em decomposição 
Idéias contrárias à Ger. Esp. 
Francesco Redi (1668) – demonstrou que larvas de 
insetos não surgiam espontaneamente de carne 
apodrecida: 
 Encheu três jarras com carne em decomposição e 
lacrou-as fortemente; 
 Encheu outras três jarras com carne em 
decomposição e deixou-as abertas 
◦ Resultado: As larvas apareceram nas jarras abertas 
Debate sobre a geração espontânea 
 Problema: alguns pensadores disseram que o ar 
fresco era necessário para geração espontânea 
 Redi então encheu três jarras com carne em 
decomposição e as cobriu com uma fina rede, ao 
invés de lacrá-la 
◦ Resultado: As larvas apareciam somente se fosse 
permitido que moscas deixassem seus ovos sobre a 
carne! 
Experimento de Francesco Redi 
Debate sobre a geração espontânea 
 Problema: muitos cientistas ainda acreditavam que 
pequenos organismos como os animáculos de 
Leeuwnhoek eram simples o bastante para serem 
gerados a partir de materiais não-vivos 
Debate sobre a geração espontânea 
O inglês John Needham (1745) – aqueceu caldos 
nutritivos e, antes de colocá-los em frascos cobertos, 
estes caldos eram resfriados. 
 Needham observou o crescimento microbiano após 
o resfriamento e considerou que os microrganismos 
desenvolviam-se espontaneamente a partir dos caldos 
Lazzaro Spallanzani (1765) – sugeriu que os 
microrganismos do ar poderiam ter contaminado o 
caldo nutritivo de Needham após a fervura; 
Experimento de John Needham 
Debate sobre a geração espontânea 
 Spallanzani demonstrou que caldos nutritivos 
aquecidos após terem sido primeiramente lacrados 
em um frasco não desenvolviam crescimento 
microbiano 
 Needham respondeu que a “força vital” necessária 
para a geração espontânea tinha sido destruída pelo 
calor 
Em 1858, o alemão Ruldolf Virchow criou o 
conceito da Biogênese = Novas células formam-se 
pela reprodução de outras células pre-existentes, por 
meio da divisão celular. "Omnis cellula ex cellula“. 
Debate sobre a geração espontânea 
O famoso cientista francês Louis Pasteur 
demonstrou que os microrganismos estavam 
presentes no ar e podiam contaminar soluções 
estéreis, embora o próprio ar, por si só, não criasse 
micróbios 
O experimento de Louis Pasteur 
O experimento de Louis Pasteur 
O experimento de Louis Pasteur 
continuação... 
O experimento de Louis Pasteur 
O experimento de Pasteur 
 Pasteur demonstrou que os micróbios podem estar 
presentes na matéria não-vivasobre sólidos, dentro 
de líquidos e no ar; 
 Demonstrou que a vida microbiana pode ser 
destruída pelo calor; 
 Elaborou técnicas para evitar contaminação de 
soluções nutritivas pelos microrganismos do ar; 
 Essas descobertas formam a base das Técnicas de 
assepsia, que impedem a contaminação por 
microrganismos e que são até hoje utilizadas 
Mais contribuições de Pasteur 
Por que as bebidas azedam quando 
armazenadas por longos períodos? 
◦ Fermentação: microrganismos denominados 
leveduras convertiam açúcares em álcool na 
ausência do ar. 
 Solução: ferver as bebidas antes de armazenar 
 Esse processo foi chamado de pasteurização 
 
 
Por que as doenças acontecem na 
população? 
Por que as doenças acontecem na 
população? 
Punição divina? 
The plague at ashdod – Nicolas Poussin - 1630 
The Plague – Arnold Boecklin, 1898 
Contribuições de Joseph Lister (1867) 
 Lister publicou um trabalho que revolucionou a 
cirurgia: a antissepsia cirúrgica. 
 O sistema de antissepsia baseava-se na 
esterilização pelo calor dos instrumentos 
cirúrgicos, e na pulverização de um agente 
antiséptico, o fenol ou ácido carbólico, sobre a 
área e roupas cirúrgicas. 
 O decréscimo acentuado das infecções 
bacterianas devido ao fenol, permitiu 
demonstrar indiretamente que os 
microrganismos provocavam doenças. 
 
Ferdinand J. Cohn (1875) 
 Contribui para a fundação da bacteriologia. 
Publica uma classificação das bactérias, 
usando o nome Bacillus pela primeira vez. Dá 
início ao jornal: 
 Biologie der Pflanten, onde Koch mais tarde 
publica alguns trabalhos. 
Heinrich Hermann Robert Koch 
 Nobel de Fisiologia 
ou Medicina de 
1905. 
 Descobertas dos 
agentes causadores: 
◦ Carbúnculo 
◦ Tuberculose 
◦ Cólera 
◦ Malária 
◦ Entre outros estudos 
Robert Koch – Teoria do germe da 
doença (1876) 
Os postulados de Koch 
 1) O patógeno suspeito deve estar presente em 
todos os organismos doentes; 
 2) O patógeno deve ser isolado do hospedeiro e 
crescer em cultura pura; 
 3) O patógeno da cultura pura deve causar a 
doença quando inoculado em organismos sadios; 
 4) O isolado do último hospedeiro deve ser o 
mesmo patógeno do organismo inicial 
 
Postulados 
de Koch 
 
MICROBIOLOGIA X SAÚDE HUMANA 
Contribuições de Edward Jenner 
 Médico rural inglês que nasceu em 1794. 
 Jenner sabia que os chineses praticavam a inoculação 
profilática de varíola. 
 Esta prática, introduzida na Inglaterra em 1717 por 
Lady Montagu, era bastante perigosa, porque se 
baseava na inoculação de pús varioloso. 
 Jenner sabia que os aldeões que ordenhavam vacas 
com vacínia (varíola, bovina) contraíam a doença 
devido ao contato com as pústulas existentes nos 
úberes, mas não contraíam a varíola (humana). 
 Com base nisso, concebeu um método de prevenção 
da varíola baseado na vacínia 
Contribuições de Edward Jenner 
 Em 14 de Maio de 1796, 
Jenner extraiu o líquido das 
pústulas de uma vaca 
infectada e injetou esse 
líquido numa criança saudável 
(James Philips, 8 anos). A 
criança desenvolveu a pústula 
usual. 
 Em 1 de Julho, Jenner inoculou o vírus da varíola 
e a criança não desenvolveu a doença. 
Contribuições de Louis Pasteur (1880) 
 Desenvolveu um método para atenuar a virulência de 
um microrganismo patogênico, o agente da cólera da 
galinha, de forma a que pudesse ser utilizado para 
imunizar a galinha e não causar a doença. 
 Com este trabalho, Pasteur estabelece: 
 O conceito de que é possível proteger contra uma 
doença inoculando o hospedeiro com uma estirpe 
atenuada do agente causador dessa doença. 
 Pasteur reconheceu que este conceito surgiu a partir 
do sucesso obtido por Edward Jenner na vacinação 
contra a varíola em 1798. 
Mais achados de Robert Koch (1881) 
 Para ultrapassar as limitações dos meios 
líquidos, Koch desenvolveu meios sólidos para 
cultura de bactérias. 
 Primeiro utilizou fatias de batata cozida 
cortadas assepticamente; 
 Depois utilizou meios com gelatina como 
agente solidificante produzidos em placas de 
vidro de fundo achatado, desenvolvidas por 
Richard Petri. 
 Nestes meios tornou-se possível isolar bactérias 
em cultura pura. 
Placas 
de petri 
Contribuições de Hesse (1882 +-) 
 Introdução do agar-agar como agente 
solidificante dos meios de cultura permitindo 
ultrapassar os problemas relacionados como: 
 As baixas temperaturas de fusão da gelatina 
 Presença de enzimas proteolíticas em 
algumas bactérias (gelatinases). 
O nascimento da quimioterapia 
Após ter sido estabelecida a relação entre 
microrganismos e doenças, surgiu o interesse no 
descobrimento de substâncias que poderiam destruir 
um microrganismo patogênico sem prejudicar o 
hospedeiro 
 Quimioterapia: tratamento de doenças utilizando 
substâncias químicas 
 Drogas sintéticas: agentes quimioterápicos 
preparados de produtos químicos em laboratório 
 Antibiótico: quimioterápico produzido naturalmente 
por um ser vivo (bactéria, fungo, molusco...) capaz de 
matar outros microrganismos 
A descoberta dos antibióticos 
 A penicilina G é um antibiótico natural derivado de 
um fungo, o bolor do pão Penicillium chrysogenum 
(ou P. notatum). 
 
 Descoberta em 15/09/1928, pelo médico e 
bacteriologista escocês Alexander Fleming. 
Disponível como fármaco desde 1941, sendo o 
primeiro antibiótico a ser utilizado com sucesso. 
A descoberta dos antibióticos 
 Em 1928, Fleming saiu de férias e esqueceu algumas 
placas com culturas de microrganismos em seu 
laboratório no Hospital St. Mary em Londres. 
Quando voltou, observou que algumas placas 
estavam contaminadas com mofo, fato 
relativamente frequente. 
 Fleming colocou as placas contaminadas em uma 
bandeja para limpeza e esterilização. 
 
Penicilina: um afortunado acidente 
 Neste momento entrou no laboratório um colega, 
Dr. Pryce, e lhe perguntou como iam suas pesquisas. 
 Fleming apanhou novamente as placas para explicar 
alguns detalhes ao seu colega sobre as culturas de 
estafilococos que estava realizando, quando notou 
que havia, em uma das placas, um halo 
transparente em torno do mofo 
contaminante, o que parecia indicar que aquele 
fungo produzia uma substância bactericida. 
Halo de inibição de crescimento 
Penicilina: do acidente ao tratamento 
 Fleming decidiu fazer culturas do fungo (Penicilium), 
de onde deriva o nome “penicilina” dado à 
substância por ele produzida 
 
 Em 1940, Howard Florey e Ernst Chain, de Oxford, 
retomaram as pesquisas de Fleming (comprovaram 
as suas qualidades antibióticas em ratos infectados) 
e conseguiram produzir penicilina com fins 
terapêuticos em escala industrial, inaugurando uma 
nova era para a medicina - a era dos antibióticos 
Tecnologia do DNA 
recombinante 
 Os microrganismos podem atualmente ser 
manipulados para produzir grandes quantidades de 
substâncias de interesse. Ex: hormônios 
 Paul Berg demonstrou na década de 1960 que 
genes (fragmentos de DNA que codificam 
proteínas) de seres humanos ou de animais podem 
ser ligados ao DNA de uma bactéria 
 A molécula híbrida resultante foi o primeiro 
exemplo de DNA recombinante 
Tecnologia do DNA 
recombinante 
 Quando DNA recombinante é inserido ao genoma 
da bactéria, esta passa a traduzir esse DNA e 
produzir a proteína desejada em grande quantidade 
 A tecnologia que utiliza a recombinação de 
fragmentos de DNA é chamada de Engenharia 
Genética ou Tecnologia do DNA recombinante 
Tecnologiado DNA 
recombinante 
Tecnologia do DNA 
recombinante 
CLASSIFICAÇÃO DOS 
SERES VIVOS 
SISTEMÁTICA E TAXONOMIA 
 Taxonomia – classificação dos organismos em 
categorias, ou taxa (singular: táxon), para mostrar 
graus de similaridade entre eles. 
 Essas similaridades se devem ao parentesco – todos 
os organismos são relacionados pela evolução. 
 
 Sistemática, ou filogenia, é o estudo da história 
evolutiva dos organismos. A hierarquia dos taxa 
reflete relações de evolução ou filogenias. 
Evolução da Taxonomia e Sistemática 
 Desde os tempos de Aristóteles, os 
organismos vivos eram classificados de duas 
maneiras, como plantas ou como animais. 
 Em 1735, o botânico sueco Carolus Linnaeus 
apresentou um sistema formal de 
classificação dividindo os organismos vivos 
em dois reinos – Plantae e Animalia. 
Carl Linnaeus 
Como tudo começou? 
Classificação dos Organismos 
 Lineu propôs o sistema binomial de nomenclatura, 
que consiste em dois nomes: gênero (primeiro 
nome) e epíteto específico (segundo nome) 
 Os nomes científicos são escritos em Latim e 
podem descrever um organismo ou homenagear 
um pesquisador 
◦ Ex.: Escherichia coli – O gênero é uma 
homenagem ao pesquisador Theodor Escherich, 
enquanto o epíteto específico “coli” faz 
referência ao habiat desta bactéria: o cólon ou 
intestino grosso. 
Categorias taxonômicas 
 Carolus Linnaeus (século XVIII) 
 Distribuiu os organismos vivos em 2 Reinos 
(Plantae e Animalia) 
 
 Heackel- século XIX 
 Propôs a criação de um 3o reino (Reino 
Protista) no qual seriam incluídos bactérias, 
algas e protozoários. 
Classificação dos Organismos 
 Whittaker - século XX 
 Propôs o sistema de 5 Reinos (Monera, 
Protista, Fungi, Animalia e Plantae): baseado 
na forma de nutrição (fotossíntese, 
absorção ou ingestão). 
 
Classificação 
dos seres vivos 
segundo 
Whittaker 
(1969) 
 
Classificação dos Organismos 
 Woese- 1978 
 Propôs a classificaçao dos organismos em 3 
Domínios (Bacteria, Archaea e Eucarya): 
baseado em estudos de rRNA. 
 
Classificação dos seres vivos “Carl R. Woese (1978)” 
 
A DESCOBERTA DOS TRÊS DOMÍNIOS