História e Introdução a Microbiologia 3/25/2017 Graduação em Biotecnologia Disciplina de Biotecnologia Microbiana I História e Introdução a Microbiologia Prof. Fabricio Rochedo Conceição fabricio.rochedo@ufpel.edu.br fabriciorc@pop.com.br 31 de agosto de 2010

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.

Fungos Algas Protozoários Vírus

Robert Koch (1843-1910) Louis Pasteur (1822-1895) 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

Esquema de Classificação Reinos Organismos Incluídos Plantae Animalia Linnaeus 1753 Haeckel 1865 Protista Algas multicelulares, plantas Microrganismos, protozoários Algas, bolores, leveduras Animais Whittaker 1969 Pantae Fungi Monera/Procaryotae Algas multinucleadas, plantas Protozoários, algas unicelulares Bolores e leveduras Bactérias Domínios Woese 1978 Eucarya Bacteria Archaea Animais, Plantas, fungos, algas, protozoários Bactérias metanogênicas, halófilas e termofilas

Estudos de Carl Woese (1977) 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.

Classificação dos seres vivos de acordo com Woese (1977)

Bacteria Archaea Eukarya Carioteca Não Sim Nucleossomos/histonas SIm   Bacteria Archaea Eukarya Carioteca Não Sim Nucleossomos/histonas SIm Operons/RNAm policistrônicos Introns proteína de ligação à TATA box Organelas Cromossomos Um, circular Mais que um, linear RNA polimerase Uma, simples Mais que uma, complexas Aminoácido de iniciação protéica N-formil metionina Metionina Sensibilidade da síntese de proteína à toxina diftérica Insensível Sensível Peptoglicano Síntese de proteína fatores de iniciação proteínas ribossômicas fatores de alongamento Archaea é mais semelhante à Eukarya do que à Bacteria

Microbiologia Nomenclatura de organismos 1735, Carolus Linnaeus desenvolveu o sistema de nomenclatura nomes em latim designação de dois nomes: Gênero primeiro – sempre letra Maiúscula Epíteto específico – nome da espécie, sempre letra minúscula 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 Domínio Bacteria Reino Monera Filo Actinobacteria Classe Ordem Actinomycetales Família Mycobacteriaceae Gênero Mycobacterium Espécie M. tuberculosis

Procariotos – pré-núcleo Eucariotos – núcleo verdadeiro Procariotos – pré-núcleo

“microrganismo” muito simples “molécula” muito complexa? Vírus “microrganismo” muito simples ou “molécula” muito complexa?

? BENEFÍCIOS MALEFÍCIOS

Microrganismos: BENEFÍCIOS ... 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... 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

Descoberta da penicilina Alexander Fleming, 1928

Microrganismos: MALEFÍCIOS ... Doenças: 1- Bacterioses 2- Micoses 3- Viroses 4- Parasitoses Deterioração de alimentos Roupas, paredes e objetos mofados

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Figure 10-3 part 3 of 3

Estudos com bactérias primitivas                                          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

A questão da vida em Marte 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)

Ubiquidade dos microrganismos Microrganismos atuando como seres multicelulares Myxobacteria Proteus mirabilis

Epulopiscium fischelsoni 600 µm de comprimento Não se divide por fissão binária Paramecium Thiomargarita namibiensis 0,8 mm de comprimento e 0,1 a 0,3 mm de largura