Revisão de Microbiologia

Revisão de Microbiologia

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1969 – Robert Whittaker propõe o sistema de 5 reinos: Animalia, Plantae, Fungi, Protista e

Procaryotae

Considera-se os procariotos como ancestrais dos eucariotos (Teoria da endossimbiose) O agrupamento de todas as bactérias em Procaryotae baseou-se em observações microscópicas

Técnicas de biologia molecular e bioquímica que analisaram rRNA dividiram as células em três grandes grupos distintos: os eucariotos e dois tipos de procariotos – eubacteria e archaea 1979 – Carl R. Woese, propôs elevar os três tipos de células para um nível acima de reino, denominado domínio (o Código de Bacteriologia utiliza o termo império).

Diferenças entre rRNA, membranas lipídicas e sensibilidade a antibióticos sustentam esta classificação.

A classificação taxonômica das bactérias é encontrada no Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology.

Domínio Reino Proposto Divisão Atual Classes atuais

Proteobacteria Gram-negativas parede celular fina

Bactéria não fotossintetizantes, bactérias fotossintéticas anaeróbicas, cianobactérias

Eubacteria

Firmicutes

Gram-positivas parede celular espessa

Eubactérias sem parede celular

Bastonetes e cocos Actinomicetos e organismos relacionados, micoplasmas

Metanogênios

Halófilos Archaea

Termoacidófilos Parede celular incomum Arquibactérias

Uma espécie bacteriana pe definida simplesmente por uma população de células com características similares, ou seja, diferente das espécies eucarióticas, grupo de organismos intimamente relacionados os quais podem cruzar entre si.

Em alguns casos culturas puras de uma mesma espécie não são idênticas. Cada um desses grupos é denominado Linhagem = coleção de células derivadas de uma única célula.

Árvore filogenética baseada na configuração do rRNA, mostrando a separação dos grandes grupos biológicos

São quimicamente similares, ambos contém ácido nucléico, proteínas, lipídios, carboidratos e utilizam os mesmos tipos de reações químicas para metabolizar o alimento e armazenar energia.

Principais diferenciais dos procariotos - Material genético não está envolvido por membrana, ele é um cromossomo circular

- Não possuem outras organelas revestidas por membranas

- Seu DNA não está associado a proteínas histonas

- Suas paredes celulares quase sempre contêm o polissacarídeo complexo peptideoglicano

- Se dividem usualmente por fissão binária

Incluem as eubactérias e as arquibactérias. São diferenciadas por diversos fatores como: morfologia, composição química, necessidades nutricionais, atividades bioquímicas e fonte de energia (solar ou química).

A forma das bactérias é herdada geneticamente, mas as condições ambientais que podem modificá-la.

Geneticamente a maioria das bactérias são monomórficas, mas algumas são pleomórficas como o Rhizobium

Formas básicas: coco esférico, bacilo em forma de bastão e espiral.

Na respiração anaeróbia, o aceptor final de elétrons é uma substância inorgânica diferente do oxigênio (O2).

Devido a somente uma parte do ciclo de Krebs funcionar sob condições anaeróbias, o rendimento de ATP nunca é tão alto quanto na respiração aeróbia. Conseqüentemente, os anaeróbios tendem a crescer mais lentamente que os aeróbios.

FERMENTAÇÃO (O ATP é gerado somente na glicólise)

Na fermentação Produz-se pequenas quantidades de ATP (somente 1 ou 2 moléculas para cada molécula de material inicial) devido ao fato de que grande quantidade da energia original da glicose permanece nas ligações químicas dos produtos finais orgânicos, tais como ácido lático ou etanol.

DIVERSIDADE METABÓLICA ENTRE OS MICRORGANISMOS Considerando a fonte de energia, em geral podemos classificar os organismos em: * Fototróficos = usam luz como fonte de energia primária.

* Quimiotróficos = dependem de reações de oxidação-redução de compostos orgânicos ou inorgânicos para energia.

Considerando a fonte de carbono:

* Autotróficos (nutrição própria) = utilizam dióxido de carbono. Também são referidos como litotróficos (consumidores de minerais)

* Heterotrófico (nutrição depende de outros) = requerem uma fonte de carbono orgânica. Também são referidos como organotróficos.

Se combinados às fontes de energia e carbono:

* Fotoautotróficos = utilizam a luz como fonte de energia e dióxido de carbono como fonte principal de carbono.

* Foto-heterotróficos = utilizam a luz como fonte de energia, mas não podem converter dióxido de carbono a açúcar; eles utilizam compostos orgânicos, tais como álcoois, ácidos graxos, outros ácidos orgânicos, e carboidratos como fonte de carbono.

* Quimioautotróficos = utilizam os elétrons de compostos inorgânicos reduzidos como fonte de energia, eles utilizam CO2 como sua principal fonte de carbono.

* Quimio-heterotróficos = utilizam especificamente os elétrons a partir de átomos de hidrogênio em compostos orgânicos como fonte de energia. A fonte de energia e a de carbono geralmente é a mesma, glicose, por exemplo. MEIOS DE CULTURA

Material nutriente preparado no laboratório para o crescimento de microrganismo. Os microrganismos que crescem e se multiplicam nos meios de cultura são denominados cultura.

Inóculo = meio de cultura no qual já existe o microrganismo crescendo. TEMPERATURA

São classificados em 3 grupos primários:

- psicrófilos (crescem em baixa temperatura) - mesófilos (crescem em temperatura moderada)

- termófilos (crescem em altas temperaturas)

Uma curva de crescimento bacteriano demonstra o crescimento das células durante um período de tempo. Existem basicamente 4 fases de crescimento.

Período de tempo em que o número de células sofre pequenas variações, pois as bactérias não se reproduzem imediatamente quando são colocadas em um novo meio de cultura. Neste período ocorre pouca ou ausência de divisão celular.

As células se encontram em um estado de latência, onde ocorre um período de intensa atividade metabólica, principalmente síntese de DNA e de enzimas.

As células iniciam seu processo de divisão entrando no período de crescimento ou aumento logarítimico denominado fase log ou fase de crescimento exponencial.

Durante este período, a reprodução celular encontra-se extremamente ativa onde o tempo de geração atinge um valor constante. Nesta fase, os microrganismos são particularmente sensíveis às mudanças ambientais.

Em equipamento especializado, como o quimiostato, a população bacteriana pode ser mantida em fase exponencial trocando o meio de crescimento ao longo do tempo (estágio preferido para fins industriais, pois o produto necessário é produzido eficientemente).

Se a fase de crescimento exponencial continua durante um longo período, ocorrerá a formação de um grande número de células. Uma bactéria se dividindo a cada 20 minutos durante 25,5h produzirá, teoricamente, uma população equivalente em peso a de um avião de transporte de 80.0 toneladas.

Na verdade, este fato não ocorrerá. Em determinado momento a velocidade de crescimento diminui, o número de morte celular é equivalente ao número de células novas e a população se torna estável.

A atividade metabólica de cada célula também decresce neste estágio. Não são conhecidos os motivos que induzem a fase exponencial a diminuir sua atividade. Alguns fatores que poderiam ser importantes: término de nutrientes, acúmulo de produtos de degradação, mudança no pH.

Nesta fase, o número de células mortas excede o de células novas. Esta fase continua diminuindo o número de células, até existir uma fração íntima do original e a população desaparece totalmente. Algumas bactérias fazem esse ciclo de 4 fases em poucos dias, outras podem permanecer com poucas células viáveis indefinidamente.

Importância do estudo dos fungos

São importantes na cadeia alimentar porque decompõem vegetais mortos, e por isso reciclam elementos vitais.

Através do uso de enzimas extracelulares como celulases e pectinases, os fungos são os primeiros decompositores de partes duras das plantas, as quais não podem ser digeridas pelos animais.

Quase todas as plantas dependem de simbiose com fungos, conhecidos como micorrizas, os quais ajudam as plantas a absorverem minerais e água do solo.

Os fungos são utilizados pelos homens como alimentos (cogumelos) e para a producão de comida (pão) e drogas (álcool).

Das mais de 100.0 espécies conhecidas, cerca de 100 são patogênicas dos homens e animais.

Características dos Fungos

Todos os fungos são quimio-heterotróficos, necessitando de componentes orgânicos para energia e fonte de carbono.

Os fungos são aeróbicos ou anaeróbicos facultativos; somente uns poucos fungos anaeróbicos são conhecidos.

Alguns fungos são saprófitas (o prefixo sapro, que significa podre, é usado no sentido de decomposição, assim a palavra saprófita significa planta que se desenvolve em lugar que esta em decomposição.

Atualmente está sendo usado o termo saprófago, que etimologicamente, se aproxima mais do significado real: ser que se alimenta (fago) de material podre ou em decomposição (sapro).

Os fungos apresentam parede celular constituídas de quitina, substância encontrada em alguns animais. Não há semelhança com a parede celular dos vegetais, que é constituída de celulose.

O material de reserva energética dos fungos é o glicogênio, outra semelhança com os animais. Na identificação das leveduras, são utilizados testes bioquímicos.

Os fungos multicelulares são identificados considerando sua aparência física, incluindo características da colônia e dos esporos reprodutivos.

Estruturas Vegetativas

Fungos Filamentosos e Fungos Carnosos. O talo (corpo) de um fungo filamentoso ou de um fungo carnoso consiste de filamentos longos de células conectadas; estes filamentos são denominados hifas.

Na maioria dos fungos filamentosos, as hifas contêm paredes cruzadas denominadas septos, os quais dividem as hifas em distintas unidades celulares uninucleadas (um único núcleo).

Estas hifas são chamadas de hifas septadas.

Em algumas poucas classes de fungos, as hifas não contêm septos e apresentam-se como células longas e contínuas com muitos núcleos. Estas são chamadas de hifas cenocíticas.

Mesmo nos fungos com hifas septadas, há aberturas nos septos que fazem com que o citoplasma de “células” adjacentes seja contíguo; estes fungos são também, de fato, organismos cenocíticos.

As hifas crescem por alongamento das extremidades. Cada parte de uma hifa é capaz de crescer e quando um fragmento é quebrado, este pode se alongar para formar uma nova hifa.

A porção da hifa que obtêm nutrientes é chamada de hifa vegetativa; a porção envolvida com a reprodução é a hifa reprodutiva ou aérea, assim chamada porque se projeta na superfície sobre a qual o fungo está crescendo.

As hifas aéreas freqüentemente sustentam os esporos reprodutivos.

Quando as condições são favoráveis, as hifas crescem formando uma massa filamentosa chamada de micélio, o qual é visível a olho nu.

A parte normalmente visível nos fungos comuns é o cogumelo, que é corpo de frutificação ou esporocarpo, onde se desenvolvem os esporos (elementos de reprodução desses fungos). No entanto, grande parte do corpo do fungo localiza-se dentro do substrato.

Leveduras. As leveduras são fungos unicelulares, não filamentosos, caracteristicamente esféricas ou ovais. Da mesma forma que os fungos filamentosos, as leveduras são amplamente distribuídas na natureza: são freqüentemente encontradas como um pó branco cobrindo frutas e folhas.

As leveduras que se multiplicam por fissão binária, conhecidas por leveduras de fissão binária, assim como Schizosaccharomyces, se dividem produzindo duas novas células iguais.

As leveduras que se multiplicam por brotamento ou gemulação, ou leveduras de brotamento, assim como Saccharomyces, se dividem formando células desiguais.

Nas leveduras de brotamento, a célula parental forma uma protuberância (broto) na sua superfície externa. A medida que o broto se desenvolve, o núcleo da célula parental se divide, e um dos núcleos migra para o broto.

O material da parede celular é então sintetizado entre o broto e a célula parental, e o broto eventualmente se separa da célula mãe.

Uma célula de levedura pode produzir mais de 24 células-filhas por brotamento. Algumas leveduras produzem brotos que não se separam uns dos outros; estes brotos formam uma pequena cadeia de células chamada de pseudo-hifa.

Candida albicans se fixa a células epiteliais humanas na forma de levedura, mas normalmente necessita estar na forma de pseudo-hifas para invadir os tecidos mais profundos.

Durante a fissão binária, as células parentais se alongam, seus núcleos se dividem, e duas células filhas são produzidas.

O aumento do número de células de leveduras em meio sólido produz uma colônia similar às colônias de origem bacteriana.

As leveduras são capazes de crescimento anaeróbico facultativo. Podem utilizar oxigênio ou um componente orgânico como aceptor final de elétrons; este é um atributo valioso porque permite que estes fungos sobrevivam em vários ambientes.

Se é dado acesso ao oxigênio, as leveduras respiram aerobicamente para metabolizar hidratos de carbono formando dióxido de carbono e água.

Na ausência de oxigênio, elas fermentam os hidratos de carbono e produzam etanol e dióxido de carbono. Esta fermentação é usada na fabricação de cerveja, do vinho e nos processos de panificação. Espécies de Saccharomyces produzem etanol nas bebidas fermentadas e dióxido de carbono para fermentar a massa de pão.

Fungos Dimórficos. Alguns fungos, mais notadamente nas espécies patogênicas exibem dimorfismo - duas formas de crescimento. Alguns fungos podem crescer tanto na forma de fungos filamentosos quanto na forma de levedura.

A forma de fungo filamentoso produz hifas aéreas e vegetativas; a forma de levedura se reproduz por brotamento.

O dimorfismo nos fungos patogênicos é dependente de temperatura: crescido a 37ºC o fungo apresenta forma de levedura e crescido a 25ºC de fungo filamentoso.

Contudo, o aparecimento do dimorfismo pode ocorrer com a concentração de CO2, Adaptações Nutricionais

Os fungos são geralmente adaptados a ambientes que poderiam ser hostis a bactérias. Os fungos são quimio-heterotróficos, e assim como as bactérias, eles absorvem nutrientes ao invés de ingerilos, como fazem os animais.

Todavia, os fungos diferem das bactérias em determinadas necessidades ambientais e nas seguintes características nutricionais:

• Os fungos normalmente crescem melhor em ambientes em que o pH é 5,0, os quais são muito ácidos para o crescimento da maioria das bactérias comuns. • Quase todos possuem forma aeróbica. Algumas leveduras são anaeróbicas facultativas.

• A maioria dos fungos é mais resistente à pressão osmótica que as bactérias; muitos conseqüentemente, podem crescer em altas concentrações de açúcar ou sal. • Os fungos podem crescer sobre substâncias com baixo grau de umidade, geralmente tão baixo que impede o crescimento de bactérias. • Os fungos necessitam de menos nitrogênio para um crescimento equivalente ao das bactérias.

• Os fungos são capazes de metabolizar carboidratos complexos, tais como lignina (madeira), que as bactérias não podem utilizar como nutriente.

Estas características permitem que os fungos se desenvolvam em substratos diversos como paredes de banheiro, couro de sapatos e jornais velhos.

Doenças Causadas por Fungos

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