INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA Renato Varges

Porque estudar Microbiologia?

Cerca de metade da biomassa do planeta é constituída por microrganismos, sendo os 50% restantes distribuídos entre plantas (35%) e animais (15%). Importante para sobrevivência dos seres humanos, plantas e animais Infecções primárias e secundárias Reciclagem de resíduos Produção de antibióticos, vitaminas, outras substâncias Industria de alimentos e combustíveis Engenharia genética, etc...

Microbiologia: Mikros (= pequeno) + Bio (= vida) + logos (= ciência) A Microbiologia é classicamente definida como a área da ciência que dedica-se ao estudo de organismos que somente podem ser visualizados ao microscópio. Assim, a microbiologia envolve o estudo de organismos procarióticos (bactérias, archaeas), eucarióticos (algas, protozoários, fungos) e também seres acelulares (vírus).

O que se estuda na Microbiologia? Classificação Estrutura Reprodução Hereditariedade Atividades bioquímicas Nutrição Atividades e relações entre si e com outros seres vivos Habilidade em causar mudanças físicas e químicas no ambiente

História da Microbiologia Antes do século XVIII, a que se atribuía as doenças? Maldição divina Teoria dos miasmas (vapores ou venenos) Mau odores O ar como meio de transmissão

Antoni Van Leeuwenhoek A descoberta dos microrganismos As primeiras observações: Antoni Van Leeuwenhoek (1632 - 1723) Lentes 200 a 300 X

Observações relatadas a Sociedade Real de Londres O MUNDO INVISÍVEL Leeuwenhoek - Fundador da microbiologia Observações relatadas a Sociedade Real de Londres Observou e descreveu os microrganismos ("animáliculos“)

Louis Pasteur (1822-1895) Teoria germinal das enfermidades infecciosas

Teoria microbiana das doenças Robert Koch (1843-1910): Descobriu a etiologia do Antraz. Fez o primeiro isolamento bacteriano Descobriu e isolou o bacilo causador da tuberculose Desenvolveu o primeiro tratamento contra a tuberculose Revolucionou a medicina para diagnóstico e tratamento de doenças e aumentou a expectativa de vida em décadas.

Teoria microbiana das doenças POSTULADOS DE KOCH Os microorganismos devem estar presentes em todos os casos de doenças Os microorganismos devem ser isolados em cultura pura no laboratório Os mesmos sintomas devem surgir se o microorganismo for inoculado em um hospedeiro saudável e susceptível O mesmo microorganismo deve ser re-isolado do hospedeiro inoculado

DIVERSIDADE DOS MICRORGANISMOS ● BACTÉRIAS ● FUNGOS ● VÍRUS ● PROTOZOÁRIOS ● ALGAS

Taxonomia Sistemas de classificação dos seres vivos Linnaeus (séc. XVIII): Reinos Animal e Vegetal Haeckel (1866): Inclusão do reino Protista: "animais" e "vegetais“ unicelulares Whittaker (1969): Cinco reinos - características morfólogicas e fisiológicas: Monera: Procariotos Protista: Eucariotos unicelulares Fungi: Eucariotos aclorofilados Plantae: Vegetais Animalia: Animais

Taxonomia Carl Woese (1990) - O DNA poderia ser considerado um fóssil molecular. Classificação baseada em aspectos evolutivos (filogenéticos) Comparação das sequências de genes que codificavam o rRNA Esta nova proposta de classificação subdivide os seres vivos em 3 domínios: Archaea: Composto por procariotos – Ancestrais das bactérias Bacteria: Composto por procariotos – Bactérias em geral Eukarya: Composto por eucariotos – Animais, vegetais, algas, protozoários e fungos

A sistemática é a ciência dedicada a inventariar e descrever a biodiversidade e compreender as relações filogenéticas entre os organismos. Taxonomia: do grego tassein = "para classificar" e nomos = lei. È a ciência de administrar a descoberta, descrição e classificação das espécies e grupo de espécies, com suas normas e princípios Filogenia: relações evolutivas entre os organismos Classificação definitiva: métodos fenotípicos e genotípicos

Métodos fenotípicos Morfologia Coco : De forma esférica ou subesférica (do gênero Staphylococcus) Bacilo ou Bastonete : Em forma de bastonete (do gênero Bacillus) Vibrião : Em forma de vírgula (do gênero Vibrio) Espiroqueta : Em forma de espiral (do gênero Treponema e Leptospira) Vibrios Espiroqueta Cocos Bacilos ou Bastonetes

2. Propriedades tintoriais Gram-positivas Gram-negativas Bacilos álcool ácido resistentes - BAAR Não se coram pelo Gram Gram-negativas BAAR Gram-positivas

Autotróficas x Heterotróficas 3. Exigências nutricionais Autotróficas x Heterotróficas A maioria das espécies bacterianas de interesse médico apresentam nutrição heterotrófica, ou seja, tanto a fonte de energia quanto a de átomos são moléculas orgânicas que a bactéria ingere como alimento.

4. Tipagem enzimática: enzimas do metabolismo Enzimas respiratórias Pesquisa da Catalase Metabolismo glicídico A maioria das bactérias utiliza os hidratos de carbono hidrolizando-os até à formação de ácidos com consequente alteração do pH do meio. Em alguns casos essa hidrólise conduz à formação de gases.

5. Enzimas extracelulares e toxinas Pesquisa de coagulase : a presença desta enzima indica patogenicidade; na presença de plasma, os produtores de coagulase (como o Staphylococcus aureus) vão desencadear os mecanismos da coagulação. Pesquisa de enzimas hidrolíticas: esta prova tem a sua principal aplicação na caracterização de espécies do género Streptococcus, alguns dos quais elaboram enzimas hemolíticas

6. Sorotipagem Microrganismos inertes às provas bioquímicas Microrganismos de cultivo difícil Fins epidemiológicos

Métodos genotípicos Tamanho do DNA Índice Crioscópico Índice Citosina-Guanina (C+G) Hibridização de DNA Sondas moleculares: 50-100pb Sequenciamento de DNA Ribotipagem: RNAr 16S Análise plasmidial

Nomenclatura binomial Atribuição de nomes científicos às espécies. Formado por duas palavras – o nome do gênero e o restritivo específico (adjetivo que qualifica o gênero) Ex: Escherichia coli ou Escherichia coli nome homenageia Theodor Escherich, coli: lembra que habita o cólon humano ou intestino grosso. Staphylococcus aureus ou Staphylococcus aureus Staphylo (tipo de agrupamento) + coccus (forma esférica) aureus (cor de ouro). Staphylococcus sp. X Staphylococcus spp.