CLÁUDIA PINHO [email protected]
16 de agosto de 2011
Graduação em BiotecnologiaDisciplina de Biotecnologia Microbiana I
Microbiologia
Mikros (pequeno) + bio (vida) + logos (ciência)
A Microbiologia é a área da ciência dedicada ao estudo dos
microrganismos, um vasto e diverso grupo de organismos unicelulares
de dimensões reduzidas, que podem ser encontrados como células
isoladas ou agrupadas em diferentes arranjos. Mesmo
estando associadas, exibem um caráter fisiológico independente.
Assim, com base neste conceito, a microbiologia envolve o
estudo de organismos procariotos (bactérias e arquibactérias),
eucariotos inferiores (algas, protozoários e fungos) e os vírus.
Dimensões dos microorganismos
1 mm= 1000 µm
0, 1 mm= 100 µm
0,01 mm= 10 µm
0,oo1 mm= 1 µm
1 µm = 1000 nm
0,1 µm = 100 nm
0,01 µm = 10 nm
0,001 µm = 1nm
1 nm = 10 A°
1 A° = 0,1 nm
0,2 a 2,0 µm
10 a 100 µm
Microrganismos sempre estiveram presentes nas populações
humanas e animais – Mycobacterium 3000 anos, Bacillus anthracis
Hooke , 1665 – iniciou a teoria
celular
Antoni van Leeuwenhoek, 1673 a
1723, relatou “animáculos”
geração espontânea x biogênese
Pasteur , 1861 –
inativou microrganismos - calor
provou permanência da esterilidade – técnicas assépticas
Louis Pasteur (1822-1895)
Robert Koch (1843-1910)
- Quebrou a teoria da geração
espontânea
- Teoria microbiana das doenças
- Pasteurização
- Vacina anti-rábica, cólera aviária e
antrax
- Postulados de Koch
- Técnicas para obtenção de culturas
puras
- Técnicas de coloração
- Mycobacterium tuberculosis
Pasteur , 1861 –
identificou a fermentação de vinhos e cervejas –
leveduras
Fermentação
identificou bactérias responsáveis por azedar bebidas
Aqueceu vinho e cerveja para inativar bactérias -
Pasteurização
Inicio do uso de antissépticos em cirurgias, Lister, 1860 – fenol
Prova da causa doença por bactérias – Robert Koch, 1876
Postulados de Koch
O mesmo patógeno deve estar presente em todos os casos da
doença
O patógeno deve ser isolado do hospedeiro e crescer em culturas
puras
O patógeno da cultura deve causar doença quando inoculado em
animal de laboratório saudável
O patógeno deve ser isolado do animal inoculado, comparando-se
com o original
Unicelulares
Material genético não envolto em membrana – pré núcleo
Vários Formatos e arranjos
Possuem parede celular composta de carboidrato e proteína
peptideoglicana
Dividem-se por Fissão Binária
Nutrição
compostos orgânicos: organismos vivos ou mortos, ambiente
Unicelulares
Célula Procariótica – pré núcleo
Vários Formatos e arranjos
sem peptideoglicana
Encontradas em ambientes Extremos
3 grupos principais
Metanogênicos
Halofílicos extremos
Termofílicos Extremos
Doenças em humanos são desconhecidas
Uni ou Multicelulares
Material genético envolto em membrana – Eucarioto
Fungos multicelulares grandes (cogumelos)
Não fazem fotossíntese
Parede celular com quitina
Formas UNIcelulares chamadas leveduras
Crescimento visível – micélio - hifas
Reprodução sexuada ou assexuada
Absorvem compostos orgânicos ambiente ( animais, solo, água,
plantas)
Acelulares
Estrutura simples
Núcleo com 1 tipo de acido nucleico – DNA ou RNA
Envolto por proteínas
Envelope lipídico
Vivos e Não vivos
Proteína infecciosa
proteínas anormais
induzem proteínas normais a mudar configuração
Não possuem DNA ou RNA
Muito resistentes aos tratamentos normais de esterilização
Causam encefalopatias espongiformes em humanos e animais
Esquema de Classificação Reinos Organismos Incluídos
Plantae
Animalia
Linnaeus
1753
Haeckel
1865
Plantae
Protista
Animalia
Algas multicelulares, plantas
Microrganismos, protozoários
Algas, bolores, leveduras
Animais
Whittaker
1969
Pantae
Animalia
Protista
Fungi
Monera/Procaryotae
Algas multinucleadas, plantas
Animais
Protozoários, algas unicelulares
Bolores e leveduras
Bactérias
Domínios
Woese
1978
Eucarya
Bacteria
Archaea
Animais, Plantas, fungos, algas,
protozoários
Bactérias
Bactérias metanogênicas, halófilas
e termofilas
Em 1978, Carl Woese desenvolveu um sistema de
classificação com base na organização celular dos organismos. Ele
classificou os organismos em três domínios como se segue:
Bacteria : Procariotos
Archaea: Procariotos
Eukarya: Eucariotos
A partir de seus estudos passamos a dispor de um sistema
de classificação baseado principalmente em aspectos evolutivos
(filogenética), a partir da comparação das seqüências de rRNA de
diferentes organismos.
Estudos de Carl Woese (1977)
Classificação dos Seres Vivos
o ... Ou eram animais ou vegetais...o Linnaeus, 1735,
oReino Animalia
o Reino Plantae
o Classificação segundo Haeckel, 1866
o Reino Animalia
o Reino Plantae
o Reino Protistao Superior - Fungos, Protozoários, Algas Superioreso Inferior - Bactérias, Algas Azuis Esverdeadas
Classificação dos Seres Vivos
o 1937, E. Chatton : células sem núcleo e com núcleo
PROCARIONTES
o 1961, Stanier : células cujo material NÃO é envolto em membrana nuclear
o 1968, Robert Murray : Reino Procaryotae
...100 anos....
o1969, 5 Reinos propostos por Whittaker :
-Organização celular
- nutrição celular
- fotossíntese
- absorção ou ingestão
Classificação dos Seres Vivos
Classificação dos Seres Vivos propostos por Whittaker :
o 5 REINOS
o Reino Animalia -
o Reino Plantae -
o Reino Fungi – fungos e leveduras
o Reino Protista – protozoários
o Reino Monera ou Procaryotae - bactérias
C
é
l
u
l
a
E
u
c
a
r
i
ó
t
i
c
a
Célula Procariótica
Classificação dos Seres Vivos
o 3 tipos de células : oReino Animalia -
o Reino Plantae -
o Reino Fungi –
o Reino Protista
1 Tipo Eucariótica
2 Tipos de Procariótica
1978, Woese – TRÊS DOMÍNIOS -
sem peptídeoglicana na parede celular /
arquibacterias
Domínio Eucarya
Domínio Bacteria
Domínio Archaea
Classificação dos Seres Vivos
1978, Woese – TRÊS DOMÍNIOS -
RNA ribossomal
Estrutura de membrana lipídica
RNA transportador
Sensibilidade a antibióticos
Domínio Eucarya
Domínio Bacteria
Domínio Archaea
1735, Carolus Linnaeus desenvolveu o sistema de nomenclatura
nomes em latim designação de dois nomes :
Gênero primeiro – letra Maiúscula sempre Epíteto específico – nome da espécie, letra minúscula, sempre
Escreve-se os 2 nomes SEMPRE em itálico ou sublinhado
Escherichia coli ou Escherichia coli
Clostridium tetani ou Clostridium tetani
Staphylococcus aureus ou Staphylococcus aureus
Classificação
Reino Monera
Filo Proteobacteria
Ordem Enterobacteriales
Família Enterobacteriacea
Gênero Escherichia
Espécie E. coli
Classificação
Domínio Bacteria
Reino Monera
Filo Actinobacteria
Classe Actinobacteria
Ordem: Actinomycetales
Família: Mycobacteriaceae
Género: Mycobacterium
Espécie: M. tuberculosis
Classificação
DomínioBacteria
Reino Monera
Filo Firmicutes
Classe Bacilli
Ordem Bacillales
Família Staphylococcaceae
Gênero Staphylococcus
Espécie S. aureus
Classificação
Domínio Bacteria
Reino Monera
Filo Firmicutes
Classe Clostridia
Ordem Clostridiales
Família Clostridiaceae
Gênero Clostridium
Espécie C. botulinum
Classificação
Reino Monera
Filo Firmicutes
Classe Clostridia
Ordem Clostridiales
Família Clostridiaceae
Gênero Clostridium
Espécie C. tetani
Bacteria Archaea Eukarya
Carioteca Não Não Sim
Nucleossomos/histonas Não SIm SIm
Operons/RNAm
policistrônicosSIm SIm Não
Introns Não Não SIm
proteína de ligação à
TATA boxNão SIm SIm
Organelas Não Não SIm
Cromossomos Um, circular Um, circular Mais que um, linear
RNA polimerase Uma, simplesMais que uma,
complexas
Mais que uma,
complexas
Aminoácido de iniciação
protéicaN-formil metionina Metionina Metionina
Sensibilidade da síntese
de proteína à toxina
diftérica
Insensível Sensível Sensível
Peptoglicano Sim Não Não
Síntese de proteína
fatores de iniciação
proteínas ribossômicas
fatores de alongamento
Archaea é mais semelhante à Eukarya do que à Bacteria
Bacteria Archaea Eukarya
Carioteca Não Não Sim
Nucleossomos/histonas Não SIm SIm
Operons/RNAm
policistrônicosSIm SIm Não
Introns Não Não SIm
proteína de ligação à
TATA boxNão SIm SIm
Organelas Não Não SIm
Cromossomos Um, circular Um, circular Mais que um, linear
RNA polimerase Uma, simplesMais que uma,
complexas
Mais que uma,
complexas
Aminoácido de iniciação
protéicaN-formil metionina Metionina Metionina
Sensibilidade da síntese
de proteína à toxina
diftérica
Insensível Sensível Sensível
Peptoglicano Sim Não Não
Síntese de proteína
fatores de iniciação
proteínas ribossômicas
fatores de alongamento
Archaea é mais semelhante à Eukarya do que à Bacteria
VÍRUS
Controle biológico
Vetores: clonagem, expressão de proteínas heterólogas
Vacinas convencionais e recombinantes
BACTÉRIAS
Modelo biológico “simplificado” - pesquisa básica
Produção de medicamentos: antibióticos e esteróides
Produção de alimentos: iogurte, queijo...
Produção de ácidos, aminoácidos, vitaminas...
Vacinas convencionais e recombinantes
Probióticos
Tratamento de efluentes, biorremediação, Mineração
Agricultura: fixação de nitrogênio
Controle biológico
Simbiontes
Microrganismos: BENEFÍCIOS ...
FUNGOS
Produção de alimentos: queijo, pão, bebidas fermentadas
e destiladas
Produção de medicamentos: antibióticos
Combustível
Probióticos
Expressão de proteínas heterólogas
Controle biológico
Decomposição de matéria orgânica
ALGAS
Fotossintetizantes
Combustíveis: biodiesel e álcool
PROTOZOÁRIOS
Simbiontes
Microrganismos: BENEFÍCIOS ...
Microrganismos: MALEFÍCIOS ...
Doenças: 1- Bacterioses
2- Micoses
3- Viroses
4- Parasitoses
Deterioração de alimentos
Roupas, paredes e objetos mofados
Inseto de onde foi retirada a bactéria (provavelmente Bacillus), de 135 milhões de anos
Aspecto das colônias crescidas em meio sólido(Adaptado de Cano et al., (1995) Science, 268:1060-1064
Estudos com bactérias primitivas
Comparação entre possíveis "microrganismos" presentes em rochas de Marte e microrganismos que compõem a placa
dental no homem.(Adaptado de An Electronic Companion to Beginning Microbiology)
A questão da vida em Marte
Ubiquidade dos microrganismos
Microrganismos atuando como seres multicelulares
Myxobacteria Proteus mirabilis
Thiomargarita namibiensis
0,8 mm de comprimento e 0,1 a 0,3 mm de largura
Epulopiscium fischelsoni
600 µm de comprimento
Não se divide por fissão binária
Paramecium
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