Capítulo 1O Mundo Microbiano e Você PARTE I MICROBIOTA NORMAL DA BOCA. A microbiota normal sobre e no interior do corpo humano pode trazer proteção contra microrganismos perigosos. Os Micróbios em Nossas Vidas Objetivo do Aprendizado • Citar várias maneiras pelas quais os micróbios afetam as nossas vidas. O tema geral deste livro-texto é a relação entre os micróbios e nossas vidas. Essa relação envolve não somente os efeitos prejudiciais conhecidos de certos microrganismos, como doenças e deterioração dos alimentos, mas também seus diversos efeitos benéficos. Neste capítulo apresentaremos alguns dos muitos caminhos nos quais os micróbios afetam nossas vidas. Eles têm servido como objeto de estudo por muitos anos, como você verá na curta história sobre a microbiologia que inicia esse capítulo. Dessa forma, discutiremos a inacreditável diversidade de microrganismos e sua importância ecológica para ajudar a manter o equilíbrio no ambiente através da reciclagem de compostos químicos, como o carbono e o nitrogênio, entre o solo e a atmosfera. Examinaremos, também, como os micróbios são utilizados nas aplicações comerciais e industriais para produzir alimentos, produtos químicos e drogas (tal como a penicilina), para o tratamento de detritos, controle de pestes e limpeza de poluentes. Finalmente, discutiremos o papel dos micróbios como agentes causadores de doenças, tais como a encefalite do Oeste do Nilo, a AIDS, a síndrome da “vaca louca”, a diarréia e a febre hemorrágica. Para muitas pessoas, as palavras germe e micróbio trazem à mente um grupo de pequeninas criaturas que não se encaixam em nenhuma das categorias daquela velha questão: “É animal, vegetal ou mineral?” Os micróbios, também chamados de microrganismos, são minúsculos seres vivos, individualmente muito pequenos para serem vistos a olho nu. O grupo inclui bactérias (Capítulo 11), fungos (leveduras e mofos), protozoários e algas microscópicas (Capítulo 12). Também inclui vírus, os quais são entidades acelulares, muitas vezes considerados como sendo o limite entre seres vivos e não-vivos (Capítulo 13). Você será apresentado a cada um desses grupos de micróbios em breve. Tendemos a associar esses pequenos microrganismos somente a doenças graves como a AIDS, a infecções desagradáveis, ou a inconveniências mais comuns, como comida estragada. No entanto, a maioria dos microrganismos fornece contribuições cruciais para o bem-estar dos habitantes do mundo, pela manutenção do equilíbrio entre os organismos vivos e os compostos químicos do nosso ambiente. Os microrganismos marinhos e de água doce constituem a base da cadeia alimentar nos oceanos, nos lagos e nos rios. Os micróbios do solo auxiliam na degradação de detritos e na incorporação do nitrogênio da atmosfera em compostos orgânicos, reciclando, desse modo, elementos químicos do solo, da água e do ar. Certos microrganismos possuem um papel fundamental na fotossíntese, um processo gerador de alimento e energia que é crucial para a vida na Terra. Os seres humanos e muitos outros animais dependem dos micróbios em seus intestinos para a digestão e a síntese das muitas vitaminas de que seus corpos necessitam, incluindo algumas vitaminas B, para o metabolismo, e vitamina K, para a coagulação do sangue. 2 GERARD J. TORTORA, BERDELL R. FUNKE & CHRISTINE L. CASE Os microrganismos também possuem muitas aplicações comerciais. Eles são utilizados na síntese de produtos químicos, tais como a acetona, os ácidos orgânicos, as enzimas, os álcoois e muitas drogas. O processo de produção de acetona e butanol por micróbios foi descoberto em 1914 por Chaim Weizmann, um químico nascido na Rússia, trabalhando na Inglaterra. Quando a Primeira Guerra Mundial iniciou, em agosto daquele ano, a produção de acetona foi muito importante para a fabricação da pólvora, utilizada na fabricação de munições. A descoberta de Weizmann teve um papel significativo no resultado da guerra. A indústria de alimentos também inclui os micróbios na produção de vinagre, repolho azedo, picles, bebidas alcoólicas, azeitonas verdes, molho de soja, manteiga, queijos, iogurtes e pães (veja o Quadro da página 3). Além disso, as enzimas dos micróbios podem, agora, ser manipuladas para que os micróbios produzam substâncias que normalmente não sintetizariam. Elas incluem celulose, digestivos e substâncias usadas para desentupir canos, além de substâncias terapêuticas como a insulina. Embora somente uma minoria dos microrganismos seja patogênica (causadora de doenças), o conhecimento prático sobre os micróbios é necessário para a medicina e para as ciências relacionadas à saúde. Por exemplo, os trabalhadores de hospitais devem ser capazes de proteger os pacientes de micróbios comuns, que são normalmente inofensivos, mas podem ser nocivos às pessoas doentes e debilitadas. Atualmente, sabemos que os microrganismos são encontrados praticamente em todos os lugares. Há até pouco tempo, antes da invenção do microscópio, os micróbios eram desconhecidos dos cientistas. Milhares de pessoas morreram em epidemias devastadoras, cujas causas não eram conhecidas. A deterioração dos alimentos freqüentemente não podia ser controlada, e famílias inteiras morreram porque as vacinas e os antibióticos não estavam disponíveis para combater as infecções. Podemos ter uma idéia de como o nosso conhecimento atual sobre a microbiologia se desenvolveu considerando a história dos primórdios da microbiologia, que modificou nossas vidas. Contudo, antes de fazermos isso, iremos primeiro “dar uma olhada” nos principais grupos de microrganismos, e como são chamados e classificados. científica designa para cada organismo dois nomes – o gênero é o primeiro nome, sempre iniciado com letra maiúscula; o epíteto específico (nome das espécies) segue o gênero e não se inicia por letra maiúscula. O organismo é designado pelos dois nomes, o gênero e o epíteto específico, ambos sendo sublinhados ou escritos com letras itálicas. Por tradição, após um nome científico ter sido mencionado uma vez, ele pode ser abreviado com a inicial do nome do gênero seguido pelo epíteto específico. Os nomes científicos podem, entre outras coisas, descrever um organismo, homenagear um pesquisador ou identificar os hábitos de uma espécie. Por exemplo, considerando Staphylococcus aureus, uma bactéria comumente encontrada na pele humana. Staphylo descreve o arranjo agrupado das células; coccus indica que as células possuem a forma de esferas. O epíteto específico, aureus, significa ouro em latim, a cor de muitas colônias dessa bactéria. As bactérias do gênero Escherichia coli foram nomeadas por um cientista, Theodor Escherich, enquanto que o epíteto específico, coli, lembra-nos que E. coli vive no cólon ou no intestino grosso. Tipos de Microrganismos Objetivo do Aprendizado • Diferenciar as características principais de cada grupo de microrganismos. Bactérias As bactérias (do latim, bacteria, singular: bacterium) são organismos relativamente simples, de uma única célula (unicelulares), cujo material genético não está envolto por uma membrana nuclear especial. Por essa razão, as bactérias são denominadas procariotos, que em grego significa pré-núcleo. Os procariotos incluem as bactérias e as arquibactérias. As células bacterianas geralmente aparecem em um entre vários formatos. Os bacilos (em forma de bastão), ilustrados na Figura 1.1a, os cocos (forma esférica ou ovalada) e os espirilos (forma de um saca-rolhas ou curvada) estão entre as formas mais comuns, porém algumas bactérias, possuem a forma de estrela ou quadrada (veja as Figuras 4.1 a 4.5, nas páginas 76 a 78). As bactérias individuais podem formar pares, grupos, cadeias ou outros agrupamentos; tais formações são geralmente características de um gênero particular ou de uma espécie de bactéria. As bactérias são envolvidas por uma parede celular que é praticamente composta por um complexo de carboidrato e proteína denominado peptideoglicana. (Em contraste, celulose é a principal substância da parede celular de plantas e algas). As bactérias geralmente se reproduzem pela divisão de uma célula em duas células idênticas; esse processo é chamado de fissão binária. Para a sua nutrição, muitas bactérias utilizam compostos orgânicos encontrados na natureza a partir de organismos vivos ou mortos. Algumas bactérias sintetizam seu próprio alimento por fotossíntese, e algumas obtêm seu alimento a partir de substâncias inorgânicas. Muitas bactérias Nomeando e Classificando os Microrganismos Nomenclatura Objetivo do Aprendizado • Reconhecer o sistema de nomenclatura científica que utiliza dois nomes: um gênero e um epíteto específico. O sistema de nomenclatura (nomeação) em uso atualmente para os organismos foi estabelecido em 1735 por Carolus Linnaeus. Os nomes científicos são latinizados porque o latim era a língua tradicionalmente utilizada pelos estudantes. A nomenclatura Esses ácidos são os responsáveis pelo gosto azedo do pão. maltose e glicose. Análises da estrutura celular e da composição genética revelaram que a bactéria que promove o azedume é geneticamente diferente das outras bactérias do mesmo gênero. resolveram terminar com esses boatos e descobrir a base microbiológica para o gosto diferente do pão. que é adicionada à farinha. Os investigadores do USDA concluíram que o pão azedo é de oito a dez vezes mais ácido que o pão convencional. Durante a corrida do ouro. mas você está com muito frio. A massa cresce devido às bolhas de dióxido de carbono. uma enzima na farinha quebra o amido em dois açúcares. os mineiros assavam tantas fornadas de pães que foram apelidados de “azedados”. sanfrancisco Maltose S. Você terminou de fazer uma massa para pão com os seus últimos suprimentos de farinha e sal quando alguém grita. reproduzir o sabor único das padarias de São Francisco. Sugihara e Kline procuraram na cultura iniciadora um segundo agente capaz de fermentar a maltose e produzir os ácidos (veja a figura). O pão azedo é feito com uma cultura iniciadora especial. “OURO!” Esquecendo temporariamente a sua fome. boatos atribuíram o gosto azedo ao clima típico e local ou a contaminações das paredes das padarias. Talvez os mais famosos pães azedos feitos hoje em dia venham de São Francisco. A massa ficou crescendo mais tempo que o de costume. Ela foi denominada Lactobacillus sanfrancisco. A levedura pertence ao Reino dos Fungos e é chamada de Saccharomyces cerevisiae. que evapora durante o cozimento. A bactéria que eles isolaram. açúcar. que ficam presas na matriz pegajosa. do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA). que poderiam produzir sabores diferentes e desagradáveis. Ted F. exiguus Glicose Ácido lático Ácido acético Álcool etílico CO2 . água e sal. Depois que os ingredientes do pão são misturados. e o dióxido de carbono formam espaços que permanecem no pão. Esse processo metabólico é chamado de fermentação. O pão convencional é feito com farinha. O álcool. que estavam presentes no ar. Mais tarde. Muitos membros deste gênero são utilizados em fermentações leiteiras e são naturalmente encontrados em seres humanos e em outros animais. foi classificada no gênero Lactobacillus. porque a levedura não produzia os ácidos e não utilizava maltose. Amido Enzima L. a fim de que ele pudesse ser feito em outras áreas. Quando a farinha é misturada com a água. Originalmente. tão cuidadosamente guardada durante tantos anos. Depois que diversas padarias em outras áreas tentaram. Sugihara e Leo Kline. devido à presença dos ácidos lático e acético.MICROBIOLOGIA 3 A P L I C A Ç Õ E S D A M I C R O B I O L O G I A O que Faz o Pão Azedo Diferente? I magine-se sendo um mineiro durante a corrida do ouro na Califórnia. previamente caracterizadas. a levedura metaboliza os açúcares e produz álcool (etanol) e dióxido de carbono. você sai correndo para os campos de ouro. uma levedura. você irá notar que o seu pão tem um gosto diferente das fornadas anteriores: ele está ligeiramente azedo. água. como produtos secundários. Mais tarde. sem sucesso. Os investigadores isolaram e iden- tificaram a levedura nas culturas iniciadoras como sendo Saccharomyces exiguus. Muitas horas mais tarde você retorna. os padeiros mantinham uma cultura iniciadora de levedura – a massa da última fornada de pães – para fermentar as próximas fornadas. a questão do pão azedo não havia sido respondida. gordura e um micróbio vivo. os pães eram fermentados pelas leveduras selvagens. onde uma grande quantidade de padarias mantém continuamente culturas iniciadoras por mais de 100 anos e tem meticulosamente conservado essas culturas iniciadoras livres de microrganismos nãodesejados. um tipo especial de levedura que não fermenta maltose e cresce bem nos ambientes ácidos da massa. Entretanto. cansado e faminto para iniciar uma nova fornada. 0 mm (b) MEV 50 mm Partículas de alimento Pseudópodes (c) MEV 10 mm (d) MO 50 mm FIGURA 1. FUNKE & CHRISTINE L. procurando comida. Archaea e Eucarya (Protista. um protozoário. Plantae e Animalia). (c) Uma ameba.4 GERARD J. Fungi. Quando os esporos são liberados pelo esporângio (estruturas circulares).1 Tipos de microrganismos: (a) A bactéria em forma de bastão Haemophilus influenzae. ■ A classificação dos organismos com base na estrutura celular inclui Bacteria. CASE Esporângios Bactérias (a) MEV 1. é um tipo de fungo.5 mm . TORTORA. BERDELL R. um mofo comum em pães. uma das bactérias que causa pneumonia. (e) MEV 0. o agente causador da AIDS (esferas vermelhas). (d) A alga lacustre. eles param em uma superfície favorável e germinam em uma rede de hifas (filamentos) que absorvem os nutrientes. (e) Vários vírus da imunodeficiência (HIVs). (b) Mucor. brotando de um linfócito CD4. Volvox. os biólogos não conseguiram chegar a um acordo sobre os . algae. é composta de celulose. que são utilizados por outros organismos. normalmente encontradas em ambientes extremos. mas não são capazes de realizar a fotossíntese. As amebas (Figura 1. Nesse sentido.1e) são muito diferentes dos outros grupos de micróbios aqui mencionados. página 334). Dessa forma. singular: alga) são eucariotos fotossintéticos com uma enorme variedade de formas e com os dois tipos de reprodução. Fungos Os fungos (do latim. Quando organismos microscópicos com características de animais ou plantas foram descobertos. são divididas em três grupos principais. Como fotossintetizadoras. uma partícula viral contém um núcleo formado por um único tipo de ácido nucléico. Durante alguns estágios de seus ciclos de vida. a água doce. protozoa. Os crescimentos semelhantes a algodão. como o “Great Salt Lake”. os vírus não são considerados como vivos porque fora de seus hospedeiros ficam inertes (os vírus serão discutidos detalhadamente no Capítulo 13). Doenças causadas por arquibactérias em seres humanos são desconhecidas. as algas necessitam de luz e ar para a produção de alimentos e para seu crescimento. como as fontes termais do Parque Nacional de Yellowstone. A parede celular de muitas algas. Por outro lado. Protozoários Os protozoários (do latim. quando possuem paredes celulares. um animal ou uma planta hospedeira. Os termofílicos extremos habitam águas quentes e sulfurosas. Os fungos mais típicos são os bolores (Figura 1. Os protozoários podem reproduzir-se sexuada ou assexuadamente. fungi. veja o Capítulo 11. As arquibactérias. Eles obtêm seus alimentos absorvendo soluções de matéria orgânica de seu ambiente. e o Mar Morto. Os fungos verdadeiros possuem a parede das células composta principalmente por uma substância chamada de quitina. que absorvem ou ingerem compostos orgânicos de seu ambiente. são micélios de fungos. A identificação em laboratório desses organismos inclui muitas das técnicas utilizadas para a identificação dos micróbios. Organismos chamados de fungos gelatinosos possuem características tanto de fungos quanto de amebas. Estruturalmente muito simples. um novo sistema de classificação se fez necessário. singular: fungus) são eucariotos. coletivamente chamados de helmintos (veja o Capítulo 12.1d). sexuada e assexuada (Figura 1. Outros protozoários possuem longos flagelos ou numerosos e curtos apêndices para locomoção chamados de cílios. algumas vezes encontrados sobre o pão e as frutas. Eles se movimentam através de pseudópodes. serão discutidos neste texto. inclusive os animais. composta de longos filamentos (hifas) que se ramificam e se expandem. Estados Unidos. como a maioria das plantas. Parasitas Multicelulares de Animais Embora os parasitas multicelulares de animais não sejam exclusivamente microrganismos. Algumas vezes. Archaea Como as bactérias. Fungos multicelulares grandes.MICROBIOLOGIA 5 podem “nadar” através de apêndices móveis chamados de flagelos. Vírus Os vírus (Figura 1. Os bolores formam uma massa visível chamada de micélio. estas não são compostas por peptideoglicana. Classificação dos Microrganismos Antes da existência dos micróbios ser conhecida. Dessa forma. organismos cujas células possuem um núcleo definido. assim como das plantas. por isso.1b). uma membrana lipídica denominada envelope. São tão pequenos que muitos somente são visualizados por microscópio eletrônico e são acelulares (não são células). Os organismos do Reino dos Fungos podem ser unicelulares ou multicelulares (veja o Capítulo 12. a água do mar. página 352). As formas unicelulares dos fungos. em Wyoming. página 347). DNA ou RNA.) Algas As algas (do latim. os vírus são parasitas de outras formas de vida. que pode ser o solo. eles têm importância médica e. mas geralmente não necessitam de compostos orgânicos do ambiente. Os vírus somente se reproduzem através da utilização da maquinaria de outros organismos. singular: protozoan) são micróbios unicelulares eucarióticos (veja o Capítulo 12. no solo e em associação com plantas. Os halofílicos extremos vivem em ambientes extremamente salinos. no final do século XVII. (Para uma discussão completa sobre bactérias. os vírus são considerados vivos quando se multiplicam dentro das células que infetam. Ainda assim. Os metanogênicos eliminam metano como resultado de sua respiração. Como resultado da fotossíntese. as arquibactérias são células procarióticas. são microrganismos ovais. esse envoltório é revestido por uma camada adicional. Os dois maiores grupos de vermes parasitas são os vermes chatos e os vermes redondos. como os cogumelos. possuem um papel importante no equilíbrio da natureza. no estado norte-americano de Utah.1c) se movimentam pelo uso de extensões de seu citoplasma chamadas de pseudópodes (falsos pés). todos os organismos eram agrupados no reino animal ou no reino vegetal. Os protozoários possuem uma variedade de formas e vivem tanto como entidades livres quanto como parasitas (organismos que retiram nutrientes de hospedeiros vivos). porém. podem parecer algumas vezes com plantas. As algas de interesse para os microbiologistas são normalmente unicelulares (veja o Capítulo 12. Eles serão discutidos detalhalhadamente no Capítulo 12. as algas produzem oxigênio e carboidratos. as leveduras. circundado por um envelope especial chamado de membrana nuclear. flagelos ou cílios. Esse núcleo é circundado por um envoltório protéico. Todas as células vivas possuem RNA e DNA para poderem realizar as reações químicas e para se reproduzirem como unidades auto-suficientes. os helmintos são microscópicos em tamanho. Os fungos podem reproduzir-se sexuada ou assexuadamente. maiores que as bactérias. que contêm o material genético da célula (DNA). As algas são abundantes em água doce ou em salgada. página 361). Carl Woese desenvolveu um sistema de classificação com base na organização celular dos organismos. ele não possuía as técnicas para a coloração. Até a segunda metade do século XIX. protozoários e algumas algas). samambaias. Uma das descobertas mais importantes na história da biologia ocorreu em 1665 com o auxílio de um microscópio extremamente simples. Bacteria (as paredes celulares contêm peptideoglicanas). que teriam permitido que ele visualizasse claramente os micróbios. os ancestrais das bactérias foram os primeiros seres vivos a aparecer na Terra. no qual três jarras foram cobertas com uma fina rede. ou “células”. embora As Primeiras Observações Objetivo do Aprendizado • Explicar a importância das observações feitas por Hooke e van Leeuwenhoek. provavelmente. alcançado atualmente. Uma Breve História da Microbiologia A ciência da microbiologia iniciou há apenas algumas centenas de anos e. As larvas apareceram nas jarras abertas. • Identificar as contribuições de Needham. não contêm peptideoglicanas). começou em 1668 (antes mesmo da descoberta da vida microscópica de van Leeuwenhoek) a demonstrar que as larvas de insetos não surgiam espontaneamente de carnes apodrecidas. Esses desenhos foram identificados como representações de bactérias e protozoários (Figura 1. em líquido no qual grãos de pimenta foram submersos e no material removido de seus dentes. Spallanzani. o interesse da comunidade científica voltou-se para as origens dessas minúsculas coisas vivas. e que larvas de insetos.6 GERARD J. Na verdade. como larvas de moscas. Ainda assim. como ele as chamou. ainda. as pessoas facilmente acreditavam que sapos. insetos e vertebrados). FUNKE & CHRISTINE L. que moscas poderiam emergir do estrume. Enquanto sabemos relativamente muito pouco a respeito do que os povos mais primitivos pensavam sobre as causas. mas o conteúdo dentro das jarras lacradas não apresentou sinal algum de larvas. poderiam surgir a partir de corpos em decomposição. até o final da década de 60. Evidências Pró e Contra Um forte oponente à geração espontânea. a história das poucas centenas de anos passados é melhor conhecida. o físico italiano Francesco Redi. Fez o mesmo com outras três jarras semelhantes. coníferas e plantas com flores). Nenhuma larva apareceu nas jarras cobertas com a rede. Em 1978. cobras e camundongos poderiam nascer de solos úmidos. vermes. Virchow e Pauster para a microbiologia. A classificação será discutida em maiores detalhes nos Capítulos 10 a 13. • Fungi (leveduras unicelulares. As investigações subseqüentes a respeito da estrutura e do funcionamento das células tiveram essa teoria como base. bolores multicelulares e cogumelos). que inclui os seguintes: • Protista (fungos gelatinosos. • Animalia (inclui esponjas. se presentes. relatou ao mundo que as menores unidades vivas eram “pequenas caixas”. Após van Leeuwenhoek descobrir o mundo previamente existente de microrganismos “invisíveis”. TORTORA. Há pouco mais de 100 anos. Dessa forma. deixando-as abertas.000 anos de idade chama a atenção para a presença desses microrganismos por muito mais tempo ao nosso redor. CASE critérios de classificação dos novos organismos que estavam sendo descobertos. BERDELL R. Utilizando sua versão improvisada de um microscópio (que utilizava dois conjuntos de lentes). sualizar as células individualmente. 2. O inglês Robert Hooke. • Plantae (inclue musgos. a recente descoberta de DNA de Mycobacterium tuberculosis em múmias egípcias de 3. o primeiro a realmente observar microrganismos vivos através de lentes de aumento. Entre 1673 e 1723. após observar uma fina fatia de cortiça. 3. muitos cientistas e filósofos acreditavam que algumas formas de vida poderiam aparecer espontaneamente da matéria morta. Redi iniciou um novo experimento. os antagonistas de Redi não estavam convencidos. agora. alguns conhecimentos da microbiologia que foram cruciais para o progresso desse campo até o estágio altamente tecnológico. ao invés de serem lacradas.2). após moscas entrarem nessas jarras e depositarem seus ovos. Embora o microscópio de Hooke fosse capaz de mostrar as células. eles argumentavam que o ar fresco era necessário para a geração espontânea. Redi encheu três jarras com carne em decomposição e lacrou-as fortemente. Van Leeuwenhoek fez desenhos detalhados sobre os “animálculos” de água da chuva. O comerciante alemão e cientista amador Antoni van Leeuwenhoek foi. ele escreveu uma série de cartas à Royal Society of London descrevendo os “animálculos” que ele via pelo seu modesto microscópio de uma única lente. a transmissão e o tratamento das doenças. O Debate sobre a Geração Espontânea Objetivos do Aprendizado • Comparar as teorias da geração espontânea e da biogênese. eles chamaram esse processo hipotético de geração espontânea. Ele classificou os organismos em três domínios como se segue: 1. A descoberta de Hooke marcou o início da teoria celular – a teoria em que todas as coisas vivas são compostas por células. Archaea (as paredes celulares. Eucarya. Hooke foi capaz de vi- . Examinaremos. que continham a extremidade da abertura no formato de um pescoço curto. As observações de Spallanzani foram criticadas com base no fato de que não havia oxigênio suficiente nos frascos lacrados para sustentar a vida microbiana. que preconizava que células vivas poderiam surgir somente a partir de células vivas preexistentes. Lazzaro Spallanzani. tinha sido destruída pelo calor e foi mantida fora dos frascos pelos lacres. Os resultados de Redi foram um forte golpe no antigo conceito de que grandes formas de vida poderiam surgir de formas não-vivas. muitos cientistas ainda acreditavam que pequenos organismos. quando a questão foi resolvida pelo cientista francês Louis Pasteur. Needham considerou que os micróbios desenvolviam-se espontaneamente a partir de caldos. quando John Needham. O caso a favor da geração espontânea dos microrganismos parece ter sido fortalecido em 1745. tais como os “animálculos” de van Leeuwenhoek. um cientista italiano. embora o próprio ar por si só não criasse micróbios. Os outros frascos. ■ Van Leeuwenhoek foi a primeira pessoa a visualizar microrganismos que hoje conhecemos como bactérias e protozoários. quase esférica. com caldo de carne e ferveu seus conteúdos. (b) A amostra foi colocada na extremidade de um ponto ajustável e visualizada do outro lado através de uma lente minúscula. quando o cientista alemão Rudolf Virchow desafiou a geração espontânea com o conceito da biogênese. C-D representa a trajetória do movimento observado por van Leeuwenhoek. não desenvolviam crescimento microbiano algum. quando Laurent Lavoisier mostrou a importância do oxigênio para a vida. sugeriu que os microrganismos do ar teriam provavelmente entrado nas soluções de Needham. Com uma série de engenhosos e persuasivos experimentos. Vinte anos mais tarde. 9 (c) Desenhos de bactérias Essa “força vital” imaginária recebeu ainda mais crédito pouco tempo após os experimentos de Spallanzani. Pasteur demonstrou que os microrganismos estavam presentes no ar e podiam contaminar soluções estéreis. descobriu que. Ele encheu vários frascos. após terem sido primeiramente lacrados em um frasco. No entanto. As letras representam vários formatos das bactérias. lacrados após a fervura.MICROBIOLOGIA 7 CENTIMETERS 1 Localização da amostra Lentes 2 3 4 5 6 7 8 (a) Van Leeuwenhoek usando seu microscópio (b) Réplica de um microscópio FIGURA 1. a solução resfriada era logo abundantemente ocupada por microrganismos. van Leewenhoek conseguiu observar organismos vivos que eram muito pequenos para serem vistos a olho nu. Spallanzani demonstrou que os caldos nutrientes aquecidos. um inglês. Em poucos dias.2 Observações microscópicas de Antoni van Leeuwenhoek (a) Ao segurar seu microscópio próximo a uma fonte de luz. Alguns deles. necessária para a geração espontânea. ar fresco estivesse presente. A maior ampliação possível com esse microscópio era cerca de 300X (vezes). A . mesmo após ele aquecer caldos nutrientes (caldo da galinha ou caldo de milho) antes de colocálos em frascos cobertos. eram suficientemente simples para serem gerados a partir de materiais não-vivos. (c) Alguns desenhos de bactérias feitos por van Leeuwenhoek em 1683. Os argumentos sobre a geração espontânea continuaram até 1861. após estas terem sido fervidas. A Teoria da Biogênese A questão estava ainda sem solução em 1858. As larvas apareciam somente se fosse permitido que moscas deixassem seus ovos sobre a carne. Needham respondeu invocando que a “força vital”. ele deixou que esfriassem abertos. estavam livres de microrganismos. estes frascos estavam contaminados com micróbios. O conteúdo desses frascos foi. A Idade de Ouro da Microbiologia Objetivos do Aprendizado • Identificar a importância dos postulados de Koch. ele aqueceu o pescoço do frasco e curvou-o no formato da letra S. liderados principalmente por Pasteur e Robert Koch. TORTORA. rápidos avanços. Além disso. As técnicas assépticas modernas estão entre os primeiros e mais importantes conceitos da aprendizagem de um microbiologista iniciante.3). Pasteur. BERDELL R. os quais foram lacrados mais tarde.) Pasteur demonstrou que os microrganismos podem estar presentes na matéria não-viva – sobre sólidos. FUNKE & CHRISTINE L. caldo de carne em um frasco de pescoço longo. como você pode ver nesta recente fotografia de um dos frascos utilizados por Pasteur em um experimento semelhante. mesmo após longos períodos. Durante esse período. partir desses resultados. em primeiro lugar. estão em exposição no Instituto Pasteur. a seguir. O período de 1857 a 1914 foi apropriadamente nomeado a Idade de Ouro da Microbiologia. qualquer aparecimento de vida “espontânea” em soluções não-vivas pode ser atribuído aos microrganismos que já estavam presentes no ar ou nos próprios fluidos. mas eles concordam que isso não acontece sob as condições ambientais atuais. 1 Pasteur colocou. O meio de cultura nos frascos não apodreceu e nem mostrou sinais de vida. ainda hoje. em Paris. • Explicar como os trabalhos de Pasteur influenciaram Lister e Koch. ■ As descobertas de Pasteur formam as bases para as técnicas assépticas. • Identificar a importância do trabalho de Jenner. O trabalho de Pasteur forneceu evidências de que os microrganismos não podem originar-se de forças místicas. Assim como o frasco mostrado na Figura 1. não demonstram sinal algum de contaminação. técnicas que impedem a contaminação por microrganismos não-desejados e que são atualmente práticas rotineiras nos laboratórios e em muitos procedimentos médicos. mais de 100 anos após o experimento. colocou meio de cultura em frascos com a extremidade da abertura no formato de um pescoço longo e curvou esse pescoço na forma da letra S (Figura 1.8 GERARD J. então. CASE 1 2 3 FIGURA 1.3. começando com os trabalhos de Pasteur.3 Os experimentos de Pasteur que refutaram a teoria da geração espontânea. assim como os caldos nos frascos de Needham. (Alguns desses frascos originais. quando a primeira vida surgiu. Os cientistas agora acreditam que uma forma de geração espontânea provavelmente ocorreu na Terra primitiva. As descobertas durante esses anos incluem tanto os agentes de muitas doenças como o papel da imunidade pa- . procedimentos que impedem contaminações por microrganismos indesejáveis. ele demonstrou conclusivamente que a vida microbiana pode ser destruída pelo calor e que podem ser elaborados métodos para impedir o acesso dos microrganismos presentes no ar aos ambientes nutritivos. Pasteur concluiu que os micróbios do ar eram os agentes responsáveis pela contaminação da matéria não-viva. dentro de líquidos e no ar. levaram ao estabelecimento da microbiologia como uma ciência. Durante cerca de 60 anos. 2 Em seguida. fervido e resfriado. mesmo após meses de espera. houve uma explosão de descobertas na microbiologia. Ao contrário. 3 Os microrganismos não surgiram na solução resfriada. ferveu o meio por vários minutos. mas o pescoço curvado prendia qualquer microrganismo presente no ar e que pudesse contaminar o meio. O modelo criado por Pasteur permitia que o ar entrasse no frasco. Essas descobertas formam a base das técnicas de assepsia. eles. presentes nos materiais não-vivos. após. denominado fermentação (veja o Capítulo 5. A descoberta de que as leveduras possuem um papel fundamental na fermentação foi o primeiro elo de ligação entre a atividade dos microrganismos e as modificações físicas e químicas nos materiais orgânicos. A teoria do germe foi um conceito difícil para muitas pessoas aceitarem naquela época. Essa descoberta alertou os cientistas para a possibilidade de que os microrganismos devem possuir uma relação semelhante com plantas e animais – especificamente. que estabeleceu a relação entre microrganismos e doenças. ao contrário. aplicou a teoria do germe para procedimentos médicos. ocorreu quando um grupo de mercadores franceses pediu que Pasteur descobrisse porque os vinhos e as cervejas azedavam. na década de 1840. Durante esse período produtivo. mas as causas dessas doenças eram desconhecidas. era o jovem rival de Pasteur na disputa para descobrir a causa do antraz. Esses procedimentos são conhecidos hoje em dia como os postulados de Koch (veja a Figura 14. Antes da época de Pasteur. Koch. convertiam os açúcares para álcool na ausência do ar. Essa idéia foi conhecida como a teoria do germe da doença. uma série de procedimentos experimentais para relacionar diretamente um micróbio específico a uma doença específica. Ele cultivou a bactéria em meio nutriente e. um microscopista amador. quando enviadas a longas distâncias. em 1835. A primeira prova de que as bactérias realmente causam doenças veio de Robert Koch em 1876. costumeiramente transmitiam infecções (febre às crianças recém-nascidas) de uma paciente para outra. as pessoas freqüentemente colocavam a culpa da doença em demônios que apareciam como odores fétidos dos detritos ou nos vapores venenosos dos pântanos. suas limitações e suas aplicações nas doenças serão discutidos mais detalhadamente no Capítulo 14. as bactérias transformam o álcool das bebidas em vinagre (ácido acético). Lister também havia tomado conhecimento a respeito dos trabalhos de Pasteur. Koch estabeleceu. ele começou a tratar ferimentos cirúrgicos com uma solução de fenol. Na presença do ar. é utilizado para a produção de vinho e cerveja. seus estudos provaram que os microrganismos são as causas das infecções cirúrgicas. . Durante os últimos 100 anos. A solução de Pasteur para o problema de danificação foi aquecer a cerveja e o vinho o suficiente para matar a maioria das bactérias que causavam o estrago. Naquela época. O azedamento e a danificação são causados por microrganismos diferentes chamados de bactérias. também conhecido popularmente como carbúnculo. Gradualmente.3 na página 414). página 132). Anos antes.4. injetou amostras da cultura em animais sadios. aperfeiçoaram as técnicas de microscopia e de cultivo dos microrganismos e desenvolveram vacinas e técnicas cirúrgicas. A demonstração da relação entre a danificação de comidas e microrganismos foi o passo mais importante para o estabelecimento da relação entre doenças e micróbios. denominados leveduras. hoje conhecida como Bacillus anthracis. Ele desenvolveu um método para identificar as larvas do bicho-da-seda que estavam contaminadas. um médico alemão. Em 1865. A Teoria do Germe da Doença Como temos observado. então. mas Lister sabia que o fenol (ácido carbólico) matava bactérias. uma doença que estava destruindo os rebanhos de gado e ovelhas da Europa.MICROBIOLOGIA 9 ra a prevenção e para a cura das doenças. Quando os habitantes de uma vila inteira ficavam doentes. Eles esperavam desenvolver um método que impedisse a deterioração dessas bebidas. que os microrganismos podem causar doenças. bem como em algumas bebidas alcoólicas. Ele concluiu que as duas amostras continham a mesma bactéria. os cientistas acumularam as informações necessárias para suportar a nova teoria do germe. A técnica de Lister foi um dos primeiros procedimentos médicos para o controle das infecções causadas por microrganismos. De fato. Pasteur concluiu que a nova infecção era causada por um protozoário. Esse processo. Os postulados de Koch. o fato de que muitos tipos de doenças estão relacionados aos microrganismos era desconhecido até relativamente pouco tempo. Pasteur descobriu. Os desinfetantes não eram usados naquele tempo. provando que microrganismos específicos causam muitas doenças. Joseph Lister. conectando micróbios às doenças animais. Utilizando os dados fornecidos por Bassi. os microbiologistas estudaram as atividades químicas dos microrganismos. que naquela época não desinfetavam as mãos. Quando esses animais ficaram doentes e morreram. Essa prática reduziu de tal forma a incidência de infecções e mortes que outros cirurgiões adotaram-na rapidamente. que microrganismos. porém. Fermentação e Pasteurização Uma das etapas fundamentais. tratamentos efetivos para muitas doenças foram descobertos pelo método da tentativa e do erro. Em 1860. Muitas pessoas nascidas na época de Pasteur achavam inconcebível que micróbios “invisíveis” poderiam viajar pelo ar e infectar plantas e animais ou permanecerem nas roupas e camas para serem transmitidos de uma pessoa para a outra. Koch descobriu uma bactéria em forma de bastão. Lister sabia que. Koch isolou a bactéria de seus sangues e comparou essas novas bactérias com aquelas isoladas originalmente. esses mesmos procedimentos têm sido de grande ajuda. no sangue do gado que morrera de antraz. havia provado que uma outra doença do bicho-da-seda era causada por um fungo. Agostino Bassi. que estava arruinando a indústria da seda por toda a Europa. o processo chamado de pasteurização é agora rotineiramente utilizado para matar bactérias potencialmente nocivas no leite. Pasteur foi chamado para ajudar na batalha contra uma doença do bicho-da-seda. Dessa forma. um cirurgião inglês. Alguns dos maiores eventos que ocorreram durante a Idade de Ouro da Microbiologia estão listados na Figura 1. o médico húngaro Ignaz Semmelweis havia mostrado que médicos. porque durante séculos acreditava-se que a doença era uma punição para crimes ou pecados individuais. muitos cientistas acreditavam que o ar convertia os açúcares desses fluidos em álcool. ressaltando os principais acontecimentos que ocorreram durante a Idade de Ouro da Microbiologia. Temin. Smith. Boyer. Nathans—Endonucleases de restrição *Mitchell—Mecanismo quimiostático 1981 Margulis—Origem das células eucarióticas 1982 *Klug—Estrutura do vírus do mosaico do tabaco 1983 *McClintock—Transposons Rebecca C. TORTORA. FUNKE & CHRISTINE L. numerosas descobertas levaram ao estabelecimento da microbiologia como ciência. Northrup. Baltimore—Transcriptase reversa TK 01009 1978 Woese-Archaea. Lancefield (1895-1981) 1988 *Deisenhofer. McMarty—O DNA é o material genético 1946 Lederberg e Tatum—Conjugação bacteriana 1953 *Watson e Crick—Estrutura do DNA 1957 *Jacob e Monod—Regulação da síntese protéica 1959 Stewart—Causa viral do câncer 1962 *Edelman e Porter—Anticorpos 1964 Epstein. *Arber. Barr—Vírus Epstein-Barr como causa de câncer humano 1971 *Nathans.4 Marco inicial na microbiologia. durante esse período. Summer—Cristalização de vírus 1941 Beadle e Tatum—Relação entre genes e enzimas 1943 *Delbrück e Luria—Infecção viral bacteriana 1944 Avery. ■ A Idade de Ouro da Microbiologia é assim chamada porque. Um asterisco indica um vencedor do Prêmio Nobel. MacLeod. *Ehrlich—Sífilis Louis Pasteur (1822-1895) 1928 *Fleming. Michel—Pigmentos fotossintéticos bacterianos 1994 Cano—Relatou ter cultivado bactérias de 40 milhões de anos 1997 *Prusiner—Prions FIGURA 1. Huber. Cohen—Engenharia genética 1975 Dulbecco. Achong. . BERDELL R. Arber—Enzimas de restrição (usadas na engenharia genética) 1973 Berg. Florey—Penicilina Robert Koch (1843-1910) Griffith—Transformação bacteriana 1934 Lancefield—Antígenos de estreptocócicos 1935 *Stanley. Chain.10 GERARD J. Smith. CASE 1665 Hooke—Primeira observação das células 1673 van Leeuwenhoek—Primeira observação dos microrganismos vivos 1735 Linnaeus—Nomenclatura para os microrganismos 1798 Jenner—Primeira vacina 1835 Bassi—Fungos do bicho-da-seda 1840 Semmelweis—Febre das crianças recém-nascidas 1853 DeBary—Doenças em plantas causadas por fungos 1857 Pasteur—Fermentação 1861 Pasteur—Refutou a geração espontânea 1864 Pasteur—Pasteurização 1867 Lister—Cirurgia asséptica 1876 *Koch—Teoria do germe da doença 1879 Neisser—Neisseria gonorrhoeae 1881 *Koch—Culturas puras Finley—Febre amarela 1882 *Koch—Mycobacterium tuberculosis Hess—Ágar: meio sólido 1883 *Koch—Vibrio cholerae IDADE DE 1884 *Metchnikoff—Fagocitose OURO DA Gram—Método Gram de coloração bacteriana MICROBIOLOGIA Escherich—Escherichia coli 1887 Petri—Placas de Petri 1889 Kitasato—Clostridium tetani 1890 *von Bering—Toxina contra a difteria *Ehrlich—Teoria da imunidade 1892 Winogardsky—Ciclo do enxofre 1898 Shiga—Shigella dysenteriae 1910 Chagas—Trypanosoma cruzi. mas se recuperou rapidamente e nunca mais contraiu vacínia nem varíola. Entretanto. (Esse termo também refere-se geralmente ao tratamento químico de doenças não-infecciosas como o câncer. O agente foi chamado de “salvarsan” por ter sido considerado como salvação para a sífilis e por conter arsênico. significando gado. este e outros microrganismos com virulência diminuída eram capazes de induzir imunidade contra infecções subseqüentes de seus companheiros virulentos. Discutiremos os mecanismos de imunidade no Capítulo 17. quase 70 anos antes de Koch estabelecer que um microrganismo específico era o causador do antraz. da palavra latina vacca. de componentes isolados dos microrganismos virulentos ou pelas técnicas de engenharia genética. efetivo no combate à sífilis. vacínia e varíola. um jovem médico britânico. um derivado de arsênico. Outras vacinas são feitas a partir de micróbios mortos. para atuar contra outros microrganismos. A vacina contra a varíola é um exemplo disso. em aproximadamente 1880. que poderia combater e destruir um patógeno. No final da década de 30. Isso aconteceu porque microbiologistas procurando por uma “bala mágica” testavam rotineiramente os corantes sintetizados e produzidos para tecidos procurando propriedades antimicrobianas. um tratamento ou uma medida preventiva é desenvolvido antes que os cientistas saibam como funciona. os médicos microbiologistas direcionaram suas pesquisas para as substâncias que poderiam destruir os microrganismos patogênicos sem prejudicar os animais infectados ou os seres humanos. O processo foi chamado de vacinação. Anos após os experimentos de Jenner. Ehrlich especulou a respeito de uma “bala mágica”. o único composto químico conhecido no arsenal médico europeu era um extrato retirado da casca de uma árvore sul-americana. os pesquisadores haviam desenvolvido várias outras drogas sintéticas que podiam destruir microrganismos. após testar centenas de substâncias. Após ter sido estabelecida a relação entre microrganismos e doenças. Na China antiga. Ambas. Ele descobriu que a bactéria que causava a cólera nas aves domésticas perdia a capacidade de causar a doença (perdia a virulência ou tornava-se avirulenta) depois que era mantida por longos períodos no laboratório. são causadas por vírus. Algumas vacinas ainda são produzidas a partir de linhagens avirulentas de micróbios. um médico alemão. Edward Jenner. O tratamento das doenças utilizando substâncias químicas é chamado de quimioterapia. ele encontrou um agente quimioterápico chamado de salvarsan. Os químicos produzidos naturalmente por bactérias ou fungos. Antes da sua descoberta. Ele. Ehrlich lançouse à procura dessa bala. O experimento de Jenner foi o primeiro que ocorreu na cultura ocidental que utilizou um agente viral vivo – o vírus da vacínia – para produzir imunidade. Quando uma jovem que trabalhava na ordenha de vacas informou a Jenner que ela não contrairia varíola porque já havia estado doente de vacínia – uma doença muito mais amena que a varíola – ele decidiu testar a história da garota. O Nascimento da Quimioterapia Moderna: Sonhos de uma “Bala Mágica” Objetivo do Aprendizado • Identificar as contribuições de Ehrlich e Fleming para a microbiologia. Em poucos dias. o voluntário estava medianamente doente. que havia sido utilizado pelos conquistadores espanhóis no tratamento da malária.) Os agentes quimioterápicos preparados de produtos químicos em laboratório são chamados de drogas sintéticas. O sucesso da quimioterapia tem como base o fato de que alguns químicos são mais venenosos para os microrganismos que para os hospedeiros infectados por esses micróbios. transformavam essas escamas em um pó fino e inseriam esse pó nas narinas das pessoas para serem protegidas. utilizadas para inoculação preventiva. Pasteur descobriu como funcionava a vacinação. sem prejudicar o hospedeiro infectado. . Em 1910. A Primeira Droga Sintética Paul Ehrlich. são chamados de antibióticos. típicas da doença. Muitas dessas drogas eram derivadas de corantes. as sulfonamidas (drogas derivadas da sulfa) foram sintetizadas no mesmo período. quinino. As epidemias de varíola eram muito temidas. Além disso. os médicos imunizavam seus pacientes pela remoção de escamas de pústulas ressecadas de pessoas que estavam sofrendo de casos moderados de varíola. inoculou um voluntário saudável de 8 anos de idade com o material retirado das feridas de vacínia por meio de pequenos arranhões no braço do garoto com uma agulha contaminada. Pasteur utilizou o termo vacina para as culturas de microrganismos avirulentos. A descoberta desse fenômeno forneceu a chave para o sucesso do experimento de Jenner com vacínia. A doença aparecia periodicamente por toda a Europa. Jenner coletou amostras das feridas de vacínia. A terapia antimicrobiana será discutida detalhadamente no Capítulo 20. Mesmo que o vírus que causa vacínia não seja um derivado do vírus da varíola produzido em laboratório. iniciou um experimento para encontrar uma maneira de proteger as pessoas contra a varíola. Primeiro. então. foi o pensador criativo que disparou o primeiro tiro na revolução da quimioterapia. Como estudante de medicina. Os arranhões deram origem às bolhas.MICROBIOLOGIA 11 Vacinação Freqüentemente. que produzem imunidade contra as linhagens virulentas. Pasteur deu esse nome em homenagem ao trabalho de Jenner. Em 4 de maio de 1796. A proteção contra uma doença fornecida pela vacinação (ou pela recuperação da própria doença) é chamada de imunidade. sua semelhança com o vírus da varíola é tão grande que ele pode induzir imunidade para ambas as viroses. matando milhares e liquidou 90% dos nativos na Costa Oeste norte-americana quando os colonizadores europeus levaram a infecção para o Novo Mundo. durante um certo tempo. realizado durante a Idade de Ouro da Microbiologia. a identificação de vírus e o desenvolvimento de vacinas requerem técnicas de pesquisa sofisticadas e estudos correlacionados. uma vez que uma droga que interfere na reprodução viral provavelmente afeta também as células saudáveis do organismo. imunologia. testada clinicamente e produzida em grande escala. a penicilina é um antibiótico produzido por um fungo. mais tarde. O antibiótico secretado pelo fungo Penicillium durante o seu crescimento inibiu o crescimento da bactéria Staphylococcus aureus. mas também prejudicam o hospedeiro infectado. Novas bactérias patogênicas ainda estão sendo descobertas regularmente. O recente aparecimento de microrganismos resistentes à vancomicina. matam os micróbios patogênicos. Muitos químicos antimicrobianos são muito tóxicos para os seres humanos para serem aplicados. como o seu predecessor Pasteur. muitos outros foram desenvolvidos. O trabalho de base. Com o passar dos anos. existem poucas drogas antivirais usadas com sucesso. Infelizmente.1). Portanto.5).5 Descobrindo antibióticos. Um outro grande problema associado com as drogas antimicrobianas é o aparecimento e a dispersão de variedades novas de microrganismos que são resistentes aos antibióticos. A enorme utilidade da penicilina não foi aparente até a década de 40. começou com a primeira observação dos raspados de dentes de van Leeuwenhoek. está alarmando os profissionais de saúde. o primeiro antibiótico foi descoberto por acidente. Havia uma área clara ao redor do fungo. mais e mais micróbios têm desenvolvido resistência aos antibióticos. Desde as descobertas iniciais dos antibióticos. um médico e bacteriologista escocês. • Explicar a importância da tecnologia do DNA recombinante. identificado como Penicillium notatum e. ainda examinam o papel das bactérias nos alimentos e no ambiente. O fungo foi. micologia. ele resolveu observar novamente o curioso padrão de crescimento nas placas contaminadas. O cresci- mento viral depende dos processos vitais de células normais do hospedeiro. Colônia de Penicillium Bactérias inibidas Bactérias A questão da solução da resistência a drogas. que inativam os antibióticos. página 688). Essas mudanças podem incluir a produção de certos químicos pelos micróbios (enzimas). Assim. onde a cultura de bactéria havia sido inibida (Figura 1. TORTORA. a toxicidade para o homem é um problema específico no desenvolvimento de drogas para o tratamento de doenças virais. parasitologia. Fleming estava observando um tipo de fungo que podia inibir o crescimento da bactéria. FUNKE & CHRISTINE L. Bacteriologia. A bacteriologia. quase estava descartando algumas culturas em placas que haviam sido contaminadas por fungos. as trocas na superfície de um micróbio. Novos ramos da microbiologia foram desenvolvidos. A resistência a drogas resulta de mudanças genéticas nos micróbios que os torna tolerantes a uma certa quantidade de antibiótico. Alexander Fleming. que impedem que um antibiótico se associe à sua membrana ou o impedimento do antibiótico de alcançar o interior do micróbio. foram bastante efetivos. o estudo das bactérias. os antibióticos e outras drogas quimioterápicas não estão livres de problemas. que.12 GERARD J. que foram desenvolvidas deliberadamente a partir de uma série de compostos químicos industriais. . que normalmente inibiria o seu crescimento (veja o quadro no Capítulo 24. porque indica que algumas infecções bacteriológicas que são hoje tratáveis. o desenvolvimento de um conjunto de métodos novos denominados tecnologia do DNA recombinante tem revolucionado a pesquisa e as aplicações práticas em todas as áreas da microbiologia. Uma intrigante descoberta surgiu em 1997. incluindo a imunologia e a virologia. virologia e genética microbiana. forneceu a base para as descobertas do século XX (Tabela 1. Micologia e Parasitologia FIGURA 1. que nunca foram imaginados nos dias de Koch e Pasteur. em breve poderão não responder ao uso de antibióticos. como Staphylococcus aureus e Enterococcus faecalis. ■ Novos organismos produtores de antibióticos são descobertos ao se examinar áreas de inibição ao redor das colônias. em 1928. Felizmente. quando foi finalmente. Por razões que serão discutidas posteriormente. BERDELL R. Mais recentemente. CASE Um Afortunado Acidente: os Antibióticos Em contraste às drogas derivadas da sulfa. Muitos bacteriologistas. Progressos Recentes na Microbiologia Objetivo do Aprendizado • Definir bacteriologia. Fleming nomeou o inibidor ativo do fungo de penicilina. Howard Temin e David Baltimore Daniel Nathans. F. George Beadle e Edward Tatum James D.26 na página 331). que seria tóxico para os animais que habitam o lodo (Figura 11. representando 10% das infecções hospitalares adquiridas.2 mm de comprimento). Edelman e Rodney R. C. A micologia. Luria Gerald M.MICROBIOLOGIA 13 TABELA 1. Hershey e Salvador E. foram feitos com um fungo patogênico. que levaram à teoria do germe da doença. o estudo dos fungos. Watson. Alfred D. Essa bactéria. Enders. von Behring Ronald Ross Robert Koch Paul Ehrlich Elie Metchnikoff Alexander Fleming. Porter Renato Dulbecco. a ingestão de materiais sólidos pelas células Descobriram a penicilina Nobel Laureados Emil A. Krebs John F. Nirenberg Max Delbrück. Lembre-se de que os trabalhos de Bassi. da agricultura e da ecologia. A Thiomargarita é incomum devido ao seu tamanho e seu nicho ecológico. Waksman Hans A. habita os lodos da costa africana. Robins Joshua Lederberg. Acredita-se que mudanças climáticas e ambientais (estiagens severas) sejam as responsá- . Thomas H. Har Gobin Khorana e Marshall W. Hamilton Smith e Werner Arber 1952 1953 1954 Descobriu a estreptomicina Descobriu os passos químicos do ciclo de Krebs no metabolismo de carboidratos Cultivaram poliovírus em cultura de células 1958 Estados Unidos Descreveram o controle genético das reações bioquímicas 1962 Estados Unidos Inglaterra Nova Zelândia França Identificaram a estrutura física do DNA 1965 Descreveram como a síntese protéica é regulada na bactéria 1968 Estados Unidos Índia Estados Unidos Alemanha Estados Unidos Itália Estados Unidos Inglaterra Estados Unidos Descobriram o código genético para os aminoácidos 1969 Descreveram o mecanismo da infecção viral nas bactérias 1972 1975 Descreveram a natureza e a estrutura dos anticorpos Descobriram a transcriptase reversa e descreveram como os vírus de RNA podem causar o câncer Descreveram a ação das enzimas de restrição (atualmente utilizadas na engenharia genética) 1978 Estados Unidos Estados Unidos Suíça (continua) quando Heide Schulz descobriu uma bactéria grande o suficiente para ser vista a olho nu (0. Crick e Maurice A.1 Prêmios Nobel pela pesquisa em Microbiologia Ano de Apresentação 1901 1902 1905 1908 1908 1945 País de Nascimento Alemanha Inglaterra Alemanha Alemanha Rússia Escócia Inglaterra Ucrânia Alemanha Estados Unidos Contribuição Desenvolveu a toxina contra difteria Descobriu como a malária é transmitida Cultivou a bactéria da tuberculose Desenvolveu teorias sobre a imunidade Descreveu a fagocitose. inclui os ramos da medicina. Weller e Frederick C. que ela chamou de Thiomargarita namibiensis. Ernst Chain e Howard Florey Selman A. Frances H. Wilkins François Jacob. pois ela consome ácido sulfídrico. As taxas de infecções por fungos aumentaram na última década. Jacques Monod e André Lwoff Robert Holley. Köhler e Niels Kai Jerne Susumu Tonegawa Johann Deisenhofer. Robert Huber e Harmut Michel J. as quais traduzem e integram sinais externos que afetam uma grande variedade de atividades biológicas Descobriram como as células T citotóxicas reconhecem as células infectadas com vírus antes de destruí-las Descobriu e nomeou as partículas proteináceas infecciosas (prions) e demonstrou a relação entre os prions e as doenças neurológicas fatais em humanos e animais. BERDELL R. quimioterapia contra o câncer e AIDS. CASE TABELA 1. com a utilização de agentes imunossupressivos Descobriram as proteínas quinases. Novas doenças parasitárias de humanos vêm sendo descobertas à medida que trabalhadores se expõem enquanto limpam florestas. Identificaram as proteínas G. Parasitologia é o estudo dos protozoários e dos vermes parasitas. estão sendo investigadas novas técnicas para o diagnóstico e o tratamento de infecções fúngicas.6). eles são conhecidos há milhares de anos. Atualmente. Devido ao fato de muitos vermes parasitas serem grandes o bastante para serem visualizados sem o uso do microscópio. Prusiner 1984 Argentina Alemanha Dinamarca Japão Alemanha 1987 1988 1989 1990 1992 1993 1993 1993 1994 Estados Unidos Estados Unidos Estados Unidos Grã-Bretanha Estados Unidos Estados Unidos Canadá Estados Unidos 1996 1997 Austrália Suíça Estados Unidos Leland H. Doenças parasitárias. Doherty e Rolf M. Donnall Thomas Edmond H. Fisher e Edwin G. Descobriram os genes que codificam as proteínas que regulam a divisão celular Nobel Laureados Peter Mitchell Paul Berg Walter Gilbert Aaron Klug Barbara McClintock César Milstein. Sharp Kary B. Uma hipótese é que o símbolo da medicina. Michael Bishop e Harold E. Zinkernagel Stanley B. o caduceus. Timothy Hunt 2001 Estados Unidos e Grã-Bretanha veis por um aumento de 10 vezes nos casos de infecções por Coccidioides immitis na Califórnia. Hartwell. . Nurse e R. Krebs Richard J. Mullis Michael Smith Alfred Gilman e Martin Rodbell Peter C. também estão sendo encontradas em pacientes cujos sistemas imunes foram debilitados por transplantes de órgãos. FUNKE & CHRISTINE L. Roberts e Phillip A.1 Prêmios Nobel pela pesquisa em Microbiologia (Continuação) Ano de Apresentação 1978 1980 1980 1982 1983 País de Nascimento Inglaterra Estados Unidos Estados Unidos África do Sul Estados Unidos Contribuição Descreveu o mecanismo quimiostático para a síntese de ATP Realizou experimentos de processamento de genes (engenharia genética) Descobriu um método para o seqüenciamento de DNA Descreveu a estrutura do vírus do mosaico do tabaco (TMV) Descobriu os transposons (pequenos segmentos de DNA que podem se mover de uma região de DNA de uma molécula para outra) Desenvolveram uma técnica para a produção de anticorpos monoclonais (anticorpos únicos e puros) Descreveu a genética da produção dos anticorpos Descreveram a estrutura dos pigmentos fotossintéticos bacterianos Descobriram os genes causadores do câncer. F. represente a remoção dos vermes parasitas da Guiné (Figura 1. Georges J. Murray e E. Paul M. chamados de oncogenes Realizaram o primeiro transplante de órgãos com sucesso. Varmus Joseph E. enzimas que regulam o crescimento celular Descobriram que os genes podem estar separados em diferentes segmentos de DNA Descobriu a reação em cadeia da polimerase para amplificar (copiar) DNA Descobriu uma técnica para modificar o DNA para produzir novas proteínas.14 GERARD J. previamente desconhecidas. TORTORA. em 1796.MICROBIOLOGIA 15 (a) (b) FIGURA 1. pode ser datada na cultura ocidental. Iwanowski não sabia que o organismo em questão era um vírus no sentido que atualmente entendemos esse termo. devido à vacina contra a doença. Atualmente. chamado de vírus do mosaico do tabaco (TMV = Tobacco mosaic virus). era fundamentalmente diferente dos demais micróbios e tão simples e homogêneo que podia ser cristalizado como um composto químico. fungos e protozoários. síndrome do choque tóxico estreptocócico e septicemia. substâncias geradas pelo próprio sistema imune do organismo. A vacina contra a varíola foi tão eficiente que a doença foi eliminada. uma doença que destrói o sistema imune. tuberculose. Desde então. pneumonia. Dmitri Iwanowski relatou que o organismo que causava a doença do mosaico do tabaco era tão pequeno que era capaz de passar através de filtros finos o bastante para deter qualquer bactéria até então conhecida. como dor de garganta. gripe. . a micologia e a parasitologia estão atravessando atualmente a “era de ouro da classificação”. micologia e parasitologia? A Bacteriologia. tétano. quando Rebecca Lancefield propôs que os estreptococos fossem classificados de acordo com os sorotipos (variações dentro de uma mesma espécie). Naquele tempo. Desde o desenvolvimento do microscópio eletrônico. em 1940. teve origem na Idade de Ouro da Microbiologia. caxumba. ■ Qual a diferença entre bacteriologia. Os órgãos oficiais de saúde pública acreditam que a poliomielite será erradicada em poucos anos. Os estreptococos são bactérias responsáveis por uma variedade de doenças. Anteriormente. o conhecimento sobre o sistema imune tem sido acumulado sem parar e expandiu-se rapidamente durante o século XX. os interferons. Avanços recentes na genômica. O trabalho de Stanley facilitou o estudo da química da estrutura viral. Virologia O estudo das viroses. Em 1960. com base em certos componentes da parede celular das bactérias. o estudo de todos os genes de um organismo. muito se sabe sobre a sua estrutura e atividade. os microbiologistas podem observar a estrutura dos vírus em detalhes e. pode ter sido concebido após o procedimento de remoção do parasita verme da Guiné. poliomielite.6 Parasitologia: o estudo dos protozoários e dos vermes parasitas (a) O caduceus. catapora. coqueluche. Em 1935. incluindo sarampo. virologia. um dos maiores desafios dos imunologistas é descobrir como o sistema imune pode ser estimulado para repelir o vírus responsável pela AIDS. Imunologia A imunologia. esses microrganismos eram classificados segundo um número limitado de características visíveis. rubéola (sarampo alemão). têm permitido aos cientistas classificar bactérias e fungos de acordo com suas relações genéticas com outras bactérias. atualmente. A pesquisa de Lancefield permite a rápida identificação de estreptococos patogênicos específicos com base em técnicas imunológicas. Wendell Stanley demonstrou que o organismo. hepatite B e doença de Lyme. estão disponíveis vacinas para várias doenças. Um grande avanço na imunologia ocorreu em 1933. O interferon inibe a replicação dos vírus e tem desencadeado considerável progresso na pesquisa relacionada ao tratamento de doenças virais e do câncer. (b) Um médico retira um verme da Guiné (Dracunculus medininsis) do tecido subcutâneo de um paciente. à primeira vacina de Jenner. Em 1892. o estudo da imunidade. na verdade. o símbolo da profissão médica. foram descobertos. Atualmente. A ecologia microbiana. Os elementos químicos carbono. as pessoas estão mais conscientes da nossa responsabilidade em reciclar a tão preciosa água e . que apresentavam diversas vantagens para a pesquisa genética e para a bioquímica. Colin MacLeod e Maclyn McCarty. Os microrganismos são os principais responsáveis pela conversão desses elementos em formas que podem ser utilizadas pelas plantas e pelos animais. Tratamento de Esgoto: Utilizando Micróbios para Reciclar a Água Com a crescente conscientização da sociedade sobre a necessidade de preservar o ambiente. também são uma minoria. discutiremos mais detalhadamente essas características. plantas e animais mortos. toda a pesquisa genética tinha como base o estudo das células vegetais e animais. Como mencionado anteriormente. CASE Tecnologia do DNA Recombinante Os microrganismos podem agora ser geneticamente manipulados para produzir grandes quantidades de hormônios humanos e outras substâncias médicas urgentemente necessárias. desempenham um papel essencial no retorno do dióxido de carbono para a atmosfera quando decompõem detritos orgânicos. outros animais e plantas. mas precisa ser transformado por bactérias para que possa ser utilizado por plantas e animais. e. Por outro lado. Martinus Beijerinck e Sergei Winogradsky foram os primeiros a demonstrar como as bactérias ajudam a reciclar os elementos vitais do solo e da atmosfera. os cientistas podem cultivar um grande número de indivíduos para estudo em um período de tempo relativamente curto. a ecologia microbiana tem-se ramificado e inclui o estudo de como as populações de micróbios interagem com plantas e animais em vários ambientes. fungos e bactérias. A molécula híbrida resultante foi o primeiro exemplo de DNA recombinante. Em 1961. Entretanto. a biologia molecular. James Watson e Francis Crick propuseram um modelo para a estrutura e replicação do DNA. mas não necessariamente em formas que podem ser usadas pelos organismos. Até a década de 30. O nitrogênio é abundante na atmosfera. TORTORA. principalmente as bactérias e os fungos. Reciclagem de Elementos Vitais As descobertas feitas por dois microbiologistas na década de 1880 formaram a base para o nosso entendimento dos ciclos bioquímicos que garantem a vida na Terra. na década de 40. BERDELL R. Tatum demonstraram a relação entre genes e enzimas.16 GERARD J. Em 1946. os cientistas desvendaram o código genético e. Nos capítulos finais. estuda especificamente como a informação genética é transmitida nas moléculas de DNA e como o DNA direciona a síntese das proteínas. oxigênio. cianobactérias e plantas superiores usam o dióxido de carbono durante a fotossíntese para produzir carboidratos para animais. Atualmente. os cientistas voltaram-se para os organismos unicelulares. Entre as preocupações dos ecologistas microbiológicos estão a poluição das águas e os químicos tóxicos no meio ambiente. Tatum descobriram que o material genético podia ser transferido de uma bactéria para outra através de um processo chamado de conjugação. e ranço de gorduras e óleos. eles fizeram as maiores descobertas a respeito da regulação da função dos genes nas bactérias. Paul Berg mostrou que fragmentos do DNA de seres humanos ou de animais que codificam proteínas importantes (genes) podem ser ligados ao DNA de uma bactéria. Desde que a ciência voltou-se para o estudo da vida unicelular. Somente as bactérias conseguem fazer essa conversão naturalmente. dessa forma. o progresso na genética começou a ocorrer rapidamente. mais tarde. A primeira. apenas uma minoria dos microrganismos é patogênica. Os Micróbios e o Bem-Estar Humano Objetivo do Aprendizado • Listar pelo menos quatro atividades benéficas dos microrganismos. Algas. Por um lado. entenderam como a informação para síntese de proteínas no RNA mensageiro se traduzia ou era traduzida na seqüência de aminoácido para produzir proteínas. principalmente para as bactérias. o ciclo de vida de muitas bactérias se completa em menos de uma hora. As próximas sessões evidenciarão algumas dessas atividades benéficas. Em 1953. A tecnologia que se desenvolveu a partir dessa técnica é chamada de tecnologia do DNA recombinante ou engenharia genética e teve sua origem em duas áreas relacionadas. como as partes amolecidas nas frutas e nos vegetais. No final da década de 60. pode ser utilizado para produzir grandes quantidades da proteína desejada. Quando o DNA recombinante é inserido dentro da bactéria (e de outros micróbios). muito do nosso conhecimento de como os genes determinam características específicas tem sido revelado por experimentos com bactérias. Joshua Lederberg e Edward L. O DNA foi estabelecido como o material hereditário em 1944 por Oswald Avery. se originou a partir dos trabalhos de Beijerinck e Winogradsky. o estudo da relação entre microrganismos e seus ambientes. A segunda. as bactérias são menos complexas que as plantas e os animais. George W. Durante este mesmo período. estuda os mecanismos pelos quais os microrganismos herdam suas características. Em 1941. Francis Jacob e Jacques Monod descobriram o RNA mensageiro (ácido ribonucléico). envolvido na síntese de proteínas. FUNKE & CHRISTINE L. decomposição de carnes. a genética microbiana. Os microrganismos. Os micróbios que causam deterioração de alimentos. nitrogênio. enxofre e fósforo são essenciais para a vida e são abundantes. Embora a biologia molecular envolva todos os organismos. A grande maioria dos micróbios é benéfica para os seres humanos. Dessa forma. O início da década de 60 testemunhou uma verdadeira explosão de descobertas relacionadas à maneira como o DNA controla a síntese protéica. Beadle e Edward L. os vermes do repolho. o controle de pragas de insetos é importante tanto para a agricultura como para a prevenção de doenças humanas. Um resultado muito importante e excitante das técnicas de DNA recombinante é a terapia gênica – a inserção de um gene perdido ou a substituição de um gene deficiente nas células humanas. na verdade. o ácido sulfídrico e o metano.01% de sólidos em suspensão. uma doença das porções secretoras das vias respiratórias. usar os poluentes que consomem com fontes de energia. Essas técnicas utilizam um vírus inofensivo para transportar o gene perdido ou a nova cópia do gene nas células do hospedeiro. os insetos podem causar um prejuízo devastador nas plantações. Essa bactéria é aplicada nas plantações que esses insetos comem. Um dos maiores poluentes são os esgotos. a terapia gênica tem sido utilizada para tratar pacientes com deficiência da enzima adenosina desaminase (ADA). a distrofia muscular de Duchenne. Os tratamentos combinam vários processos físicos e químicos com a ação de micróbios benéficos. tal como o desastre da empresa Exxon Valdez em 1989 (veja o quadro no Capítulo 2. bem como plantas e animais intactos. (O tratamento de esgotos será detalhadamente discutido no Capítulo 27. a fibrose cística. as enzimas bacterianas são utilizadas no desentupimento de bueiros. uma das causas da doença conhecida como imunodeficiência associada grave (SCID = severe combined immunodeficiency disease). derrames químicos.MICROBIOLOGIA 17 impedir a poluição dos rios e dos oceanos. A bactéria Bacillus thuringiensis tem sido extensivamente utilizada nos Estados Unidos para controlar pragas como a lagarta da alfafa. como o DTT. Os sólidos grandes. estão certas espécies de bactérias do gênero Pseudomonas e Bacillus. As estações de tratamento de esgoto removem os materiais não-desejados e os microrganismos nocivos. madeira. água suja. ao invés de produtos químicos no controle de insetos. Portanto. há séculos. algumas bactérias podem. sem a necessidade de se adicionar químicos nocivos ao ambiente. a amônia. ou é comercialmente disponível em uma forma que é Comentamos previamente sobre a utilização comercial dos microrganismos para a produção de alguns alimentos e produtos químicos comuns. vacinas e enzimas. Além disso. permanecem no solo como poluentes tóxicos e acabam sendo incorporados na cadeia alimentar. Biorremediação: Utilizando Micróbios para Limpar Poluentes Em 1988. cascalho e plástico são removidos. O LDL permanece em altas concentrações na corrente sangüínea. como o dióxido de carbono. e a deficiência de receptores para LDL. Controle de Pragas de Insetos por Microrganismos Além de espalhar doenças. uma doença que destrói os músculos. Entre os micróbios mais utilizados atualmente como biorremediadores. as técnicas se tornaram mais sofisticadas nas últimas décadas. são aplicados micróbios geneticamente modificados. os nitratos. vidro. página 34). em outros. do pâncreas. as pragas do tabaco e os gafanhotos que destroem árvores frutíferas. o restante é composto de líquidos e materiais orgânicos que as bactérias convertem em produtos secundários. que consistem em excrementos humanos.) geneticamente modificada no interior das plantas. Os esgotos são constituídos de 99. Tais substâncias possuem um grande potencial para uso médico e algumas dessas são descritas na Tabela 9. os fazendeiros podem evitar o prejuízo ao meio ambiente. aumentando o risco de aterosclerose e de doença da artéria coronária. Biotecnologia Moderna e Engenharia Genética Objetivo do Aprendizado • Listar dois exemplos da biotecnologia que utilizam a engenharia genética e dois exemplos que não a utilizam. uma condição em que os receptores de lipoproteína de baixa-densidade (LDL) não podem penetrar na célula.1 na página 264. Desde 1990. Culturas de células de plantas e animais. são utilizados microrganismos nativos ao ambiente. vírus. da utilização da tecnologia do DNA recombinante para expandir o potencial de bactérias. em que as células do sistema imune são inativadas ou perdidas. os cientistas começaram a utilizar micróbios para limpar poluentes e lixos tóxicos produzidos por vários processos industriais. Por exemplo. Embora a biotecnologia venha sendo utilizada. como papel. uma vez que leva ao aparecimento de placas . A tecnologia do DNA recombinante tem sido extensivamente utilizada para produzir um grande número de proteínas naturais. A bactéria produz cristais protéicos que são tóxicos ao sistema digestivo dos insetos.9% de água. local onde esse gene será inserido no cromossomo apropriado. com uma pequena fração de 0. das glândulas salivares e das glândulas sudoríparas. os sulfatos. as pestes do milho. de alguma forma. Ao utilizar as bactérias dessa maneira – um processo denominado biorremediação –. locais de lixo tóxicos. Há alguns anos. Em alguns casos. Tal aplicação prática da microbiologia é denominada biotecnologia. os fosfatos. Por meio do uso de micróbios. também são utilizados como células e organismos recombinantes. as toxinas podem ser removidas de poços subterrâneos. Muitos inseticidas químicos. a biotecnologia sofreu uma revolução por meio do advento da engenharia genética. lixos industriais e produtos da erosão. O restante é uma variedade de materiais dissolvidos. outras podem produzir enzimas que convertem toxinas em substâncias menos nocivas. leveduras e fungos como miniaturas de fábricas bioquímicas. As aplicações da engenharia genética estão aumentando a cada ano. derrames de óleos. As enzimas de Bacillus também são utilizadas em detergentes domésticos para a remoção de manchas de gordura das roupas. trazida por viajantes vindos dos estados recentemente independentes da antiga União Soviética. em grande parte. a diabete. é. uma pessoa ou um animal. e todos possuímos uma grande variedade de microrganismos sobre e no interior do nosso corpo. como resultado. dos cílios. A microbiota normal tanto pode nos causar prejuízo. Além disso. altos níveis de colesterol no sangue. mas parecem estar ressurgindo e aumentando. BERDELL R. Flórida. doenças freqüentemente surgem. incapacidade do sangue de coagular normalmente.7 Vários tipos de bactérias encontradas como parte da microbiota normal. Desde 1986. A epidemia foi controlada em 1998. ela pode causar doença. Infelizmente. CASE de gordura nos vasos sangüíneos. Doenças Infecciosas Uma doença infecciosa é aquela em que o patógeno invade um hospedeiro suscetível. Microbiota Normal Todos nós vivemos em um mundo cheio de micróbios. determinadas microbiotas normais nos protegem contra doenças impedindo o crscimento de micróbios nocivos. casos de malária foram identificados em Nova Jérsei. FUNKE & CHRISTINE L. pela terapia gênica. o sabor e aumentar a durabilidade de frutas e vegetais nas prateleiras. Além das aplicações médicas. dependerá da nossa resistência – a habilidade de evitar doenças. pela resposta inflamatória. incluindo a hemofilia. Por exemplo. quanto nos beneficiar. Potenciais utilizações da engenharia genética na agricultura incluem resistência à seca. a difteria reapareceu nos Estados Unidos. tipo anormal de hemoglobina. que uma vacina preveniria a difteria e que as melhorias nas medidas sanitárias ajudariam a impedir a transmissão da cólera. enquanto outras produzem substâncias úteis como as vitaminas K e B. Algumas vezes. MEV 2 mm Os Micróbios e as Doenças Humanas Objetivos do Aprendizado • Definir a microbiota normal e resistência. Certas doenças genéticas também poderão ser tratadas. que estavam vivenciando uma epidemia massiva de difteria. . um balanço entre as defesas naturais do corpo e as propriedades de produzir doenças por microrganismos. a tecnologia do DNA recombinante também tem sido aplicada na agricultura. sob determinadas circunstâncias. TORTORA.18 GERARD J. elas têm de ser suplementadas por antibióticos e outras drogas.7). Nesse processo. Esses microrganismos fazem parte da nossa microbiota normal ou flora* (Figura 1. no futuro. Elas pensavam que a malária havia sido erradicada pelo uso do inseticida DTT para matar os mosquitos transmissores. Quando um micróbio é bem-vindo para a saúde humana e quando ele é um vetor de doenças? A distinção entre saúde e doença é. do ácido estomacal e dos químicos an- timicrobianos. anemia falciforme. quando certa microbiota normal sai de seu nicho. quando as nossas defesas naturais não estão suficientemente fortes para combater um invasor. resistência a insetos e doenças microbianas e aumento na tolerância das culturas a altas temperaturas. Por exemplo. benéfica. As bactérias também estão sendo modificadas para controlar insetos que estragam plantações e para melhorar a aparência. No final da Segunda Guerra Mundial. um número de novas * Houve uma época em que as bactérias e os fungos eram considerados plantas e. que deforma as hemáceas. o termo flora era utilizado. na realidade. desde o nosso nascimento até a morte. Doenças Infecciosas Emergentes Essas recentes epidemias chamam a atenção para o fato de que as doenças infecciosas não estão desaparecendo. Os micróbios podem ser destruídos pelas células brancas do sangue. FIGURA 1. e um tipo de hipercolesterolemia. portanto. ■ A microbiota normal geralmente não é nociva e. Califórnia. das membranas mucosas. pela febre e por respostas específicas do nosso sistema imune. • Definir doenças infecciosas emergentes. Por exemplo. A malária está longe de ser eliminada. Se o nosso corpo irá ou não reagir às táticas ofensivas de um micróbio em particular. Em 1994. e a doença infecta 300 milhões de pessoas em todo o mundo. linhagens de bactérias geneticamente alteradas foram desenvolvidas para proteger as frutas contra os estragos do frio. como o interferon. muitas pessoas acreditavam que as doenças infecciosas estavam sob controle. elevado nível de açúcar no sangue. Nova Iorque e Texas. a microbiota normal pode nos fazer adoecer ou infectar pessoas que temos contato. Importantes resistências naturais são fornecidas pela barreira da pele. • Definir e descrever diversas doenças infecciosas. em alguns casos. Os resultados ainda estão sendo avaliados. ao menos uma parte do ciclo vital do patógeno acontece dentro do hospedeiro e. dentro da boca humana. os microbiologistas determinaram que a causa da doença foi uma nova forma de vírus. que é transportado por aves. enfermeiros do hospital em que o paciente estava sendo tratado desenvolveram sintomas similares aos seus. O vírus do Oeste do Nilo está agora estabilizado em aves não-migratórias em 42 estados norte-americanos. 23 novos casos. Os bovinos são herbívoros (alimentam-se de plantas). é Streptococcus ou IGAS (invasive group A Streptococcus). Os funcionários desse segundo hospital. causa diarréia sangüínea quando presente no intestino. O aumento no número de ocorrências nos últimos anos ressalta a extensão do problema. foi submetido à cirurgia por suspeita de perfuração no intestino. ocorreram entre macacos que foram importados para os Estados Unidos das Filipinas. coli O157:H7 nos Estados Unidos. um técnico de laboratório no Congo (Zaire). (O vírus re- . Atualmente. que rapidamente progrediam para uma deficiência respiratória. também desenvolveram os sintomas da doença. mas o seu crescimento e saúde são melhorados pela adição de proteínas à sua dieta. Até 2002. 9.000 pessoas no Japão ficaram doentes e sete morreram como resultado de uma infecção por E. até 2002. Subseqüente à cirurgia. O157:H7. causados por um outro vírus Ebola. ele teve uma hemorragia e seu sangue começou a coagular em seus vasos sangüíneos. 315 pessoas contraíram a febre hemorrágica do Ebola (FHE). no Congo. a oeste do Nilo. Há uma tendência de aumento nas taxas de IGAS nos Estados Unidos. e a doença foi encontrada em cavalos em 15 estados. sudoeste norte-americano. e 75% dessas pessoas morreram. incluindo humanos. associado à contaminação de carnes malcozidas e bebidas não-pasteurizadas. Esta linhagem foi primeiramente identificada em 1982 e desde então tem sido tratada como um problema de saúde pública. Escherichia coli é um habitante normal do intestino grosso de vertebrados. tais como desmatamento e construções. A síndrome pulmonar causada por Hantavirus chamou a atenção pública em 1993 quando duas pessoas. na Inglaterra e no País de Gales. A epidemia foi controlada quando os microbiologistas instituíram o treinamento e a utilização de equipamentos de proteção e medidas educativas para a sociedade. e a sua presença é benéfica porque ajuda na produção de certas vitaminas e participa na digestão de alimentos que não seriam digeridos sem a sua presença (veja o Capítulo 25). e o aumento da exposição humana a novos e não-usuais agentes infecciosos em áreas que estão sofrendo modificações ecológicas. Em 1999. Os sintomas iniciais eram febre e tosse. chamada de prion. e os países do Reino Unido abateram centenas de milhares de bovinos nascidos após 1988. Esses surtos não foram associados com doença humana. Em um mês. países de todo o mundo recusaram-se a importar carne do Reino Unido. Em 1996. identificada como Hantavirus. ela é uma das principais causas de diarréia em todo o mundo. O recente aparecimento de E. A WNE foi diagnosticada pela primeira vez em Uganda. na Escandinávia. A EEB chamou a atenção dos microbiologistas em 1986 como sendo uma perigosa doença causada por uma proteína infecciosa. Entretanto. que se tornaram disponíveis somente na década de 90. surtos. que cuidaram desse paciente. Utilizando técnicas. coli O157:H7. Entretanto. Durante o período da epidemia. Os turistas. começaram a cancelar suas férias para aquela região. coli. em 1937. tem chamado a atenção dos oficiais de saúde pública para a necessidade do desenvolvimento de novos métodos para testar a presença de bactérias na alimentação. página 633). Poucos dias após. mas não descobriram. incluindo dez mortes. adoeceram e morreram em um intervalo de 5 dias entre as mortes. A encefalite do Oeste do Nilo (WNE = West Nile encephalitis) é uma doença causada pelo vírus do Oeste do Nilo. ainda. O primeiro vírus Ebola de humanos foi isolado pelos microbiologistas durante os primeiros surtos da doença. Em 1995. o Reino Unido relatou 138 casos de CJD em seres humanos. e os moradores imaginavam quem seriam os próximos a contraírem a doença. O vírus do Oeste do Nilo pode ter chegado aos Estados Unidos em um viajante infectado. Em 1989 e 1996. preocupados. foram relatados na região de Four Corners. (O nome Ebola foi dado por causa do Rio Ebola. Um desses enfermeiros foi transferido para um outro hospital em uma outra cidade. Estudos sugeriram que a fonte dessa doença teria sido uma ração de gado preparada a partir de ovelhas infectadas com a doença. em 1976. A incidência de CJD no Reino Unido é similar à de outros países. um único caso de infecção por uma versão nova do vírus Ebola ocorreu em Côte d’Ivoire. Em 1996. denominado vírus Sem Nome (Sin Nombre virus). Em 1995. uma linhagem de E. que apresentava febre e diarréia sangüínea. O nome mais correto dessas bactérias. transmitido por camundongos. o vírus fez sua primeira aparição na América do Norte em seres humanos em Nova Iorque.) Em 1994. residentes na mesma casa.MICROBIOLOGIA 19 doenças – doenças infecciosas emergentes (DIEs) – surgiu recentemente. Transmissões de pessoa para pessoa ocorrem quando existe contato pessoal íntimo com o sangue infectado ou com os fluidos do corpo ou dos tecidos (veja o Capítulo 23 na página 659). Alguns dos fatores que têm contribuído para o aparecimento das DIEs são as mudanças evolutivas dos organismos existentes. O vírus. que pertencem ao grupo invasivo A. no Congo. a disseminação de doenças conhecidas em novas regiões geográficas ou populações. que pode causar encefalite (inflamação no cérebro). devido aos modernos meios de transporte. infecções causadas por bactérias denominadas bactérias comedoras de carne foram matéria de capa dos principais jornais. o reservatório (fonte) natural do vírus Ebola. devido a uma epidemia de encefalopatia espongiforme bovina (EEB) ou doença da vaca louca. A doença de Creutzfeldt-Jakob (CJD) é uma doença humana também causada por um prion. é transmitido por mosquitos entre as mesmas e para cavalos e humanos. causados por uma nova variante relacionada com a doença bovina (veja o Capítulo 22.559 pessoas haviam sido infectadas em 37 estados. 3. Os microbiologistas têm estudado muitos animais. em um mosquito ou ave que estava a bordo de um navio. Essas são doenças novas ou modificações de doenças já existentes e estão aumentando ou possuem um potencial para aumentar sua incidência em um futuro próximo. 20 GERARD J. o sarcoma de Kaposi. novas doenças surgirão.378 casos em 2002.000 novas contaminações ocorrem a cada dia. Por meio do estudo das características da doença. o diagnóstico começou a aumentar entre as mulheres e os grupos de minorias. novos tratamentos vêm aumentando a expectativa de vida de pessoas com AIDS. Assim como as técnicas microbiológicas auxiliaram os pesquisadores a combaterem a sífilis e a varíola.000 em 1943 para 6. onde o vírus foi descoberto).1e). pelas mães infectadas para os seus fetos. e. O vírus. O primeiro relato do microrganismo como causador de doenças em humanos foi em 1976. como as drogas poderão ser direcionadas contra ele e se uma vacina eficiente poderá ser desenvolvida. os órgãos oficiais de saúde pública estão preocupados que um número cada vez maior de mulheres e grupos de minorias venham a contrair a AIDS. em Milwaukee. dados oficiais de saúde estimam que entre 800. Em 1997. uma vez que os sintomas se manifestem. elas ajudarão os cientistas a descobrirem as causas de novas doenças infecciosas emergentes no século XXI. Doenças infecciosas emergentes serão detalhadamente discutidas no Capítulo 14 na página 425. Aumentos similares no aparecimento de doenças raras foram encontrados entre os hemofílicos e consumidores de drogas injetáveis. os métodos utilizados para controlar a doença focalizavam principalmente o controle do comportamento sexual e o uso de preservativos durante as relações sexuais. conhecida como pneumonia Pneumocystis.000 e 900. na Coréia. Também em 1993. Para 2003. Entre os casos de AIDS relatados entre indivíduos entre 13 e 24 anos de idade. transmitida por meio do suprimento de água. Nos meses e anos que ainda virão. Sem dúvida alguma. No entanto. A doença e a morte resultam da infecção por microrganismos ou pelo aparecimento de células cancerosas que. A AIDS aparece como uma das maiores ameaças à saúde deste século. e ele é o responsável por mais de 30% dos casos de diarréia nos países em desenvolvimento. a Organização Mundial de Saúde (OMS) estimou que mais de 40 milhões de pessoas em todo o mundo estão vivendo com HIV/AIDS e que 14. cerca de 40. Desde 1985. A sífilis também foi uma doença epidêmica fatal.000 norte-americanos terão infecção por HIV.000 pessoas nos Estados Unidos foram diagnosticadas com AIDS e 50% dessas morreram como resultado da doença. De acordo com o Centro de Prevenção e Controle de Doenças (CDC). um surto de criptosporidiose. Esses homens teriam sofrido um grave enfraquecimento do sistema imune. cerca de 800. BERDELL R. pelo uso de agulhas contaminadas.000 pessoas por ano nos Estados Unidos. agora conhecido como vírus da imunodeficiência humana (HIV). Comparações entre genes de Hantavirus sugerem que ele tenha.000 novos casos ocorrem anualmente nos Estados Unidos. Em 2002. coqueluche e difteria (veja o Capítulo 24). como é transmitido. Nos Estados Unidos. destrói um tipo de células brancas do sangue. casos oficialmente relatados de sífilis diminuíram de um alto índice de 575. seriam combatidas pelas defesas naturais do organismo. As doenças infecciosas podem ressurgir devido ao desenvolvimento de resistência aos antibióticos e pelo uso de microrganismos como armas biológicas (veja o quadro no Capítulo 23 na página 648). a transmissão ocorre através da água potável. A maioria dos indivíduos com a doença faz parte do grupo de pessoas em idade sexualmente ativa. resultou em diarréias em um número estimado de 403. ainda assim. O conseqüente desenvolvimento de drogas para tratar a sífilis contribuiu significativamente para impedir a disseminação da doença. Os pesquisadores desenvolveram um teste para identificar rapidamente o vírus e fizeram uma série de recomendações para ajudar a população a reduzir os riscos de exposição a potenciais roedores infectados. a doença tem sido inevitavelmente fatal. FUNKE & CHRISTINE L. Até o final de 2002. Com poucas drogas disponíveis para o tratamento e nenhuma vacina para preveni-la. os médicos pesquisadores descobriram que o HIV poderia ser disseminado através de relações sexuais. . TORTORA. Este vírus provavelmente não é novo. O fracasso das medidas de saúde pública no controle prévio de infecções resultou em inesperados casos de tuberculose. pelo fato de parceiros heterossexuais de portadores de AIDS apresentarem alto risco de contrair a doença. antes do nascimento e pelas transfusões sangüíneas – em resumo. entre homossexuais jovens. CASE cebeu esse nome por causa do Rio Hantaan. provavelmente. Esses casos foram rapidamente correlacionados com um número não-usual de ocorrências de um raro tipo de câncer. uma das células do sistema de defesa do organismo. vindo para a América do Norte com os primeiros ratos que vieram do Velho Mundo (veja o Capítulo 23). onde alguns jovens homossexuais haviam morrido de um tipo previamente raro de pneumonia. em outras circunstâncias. Os órgãos oficiais de saúde pública também enfocam a prevenção por meio da educação da população. que normalmente combate as doenças infecciosas. O microrganismo responsável por esse surto foi o protozoário Cryptosporidium. os chamados linfócitos CD4. de piscinas e de materiais hospitalares contaminados. as técnicas microbiológicas continuarão sendo aplicadas para auxiliar os cientistas a entender mais sobre a estrutura do mortal HIV. a sífilis causava a morte de aproximadamente 14. Os pesquisadores rapidamente descobriram que a causa da AIDS era um vírus previamente desconhecido (Figura 1. a transmissão desse vírus por esse método ainda é possível. Até 1941. A AIDS (ou SIDA = síndrome da imunodeficiência adquirida) chamou a atenção do público pela primeira vez em 1981 com relatos de Los Angeles. como se desenvolve nas células e causa a doença. Até hoje. Um número muito maior de pessoas foi identificado como positivo para a presença do vírus da AIDS em seu sangue. O vírus Ebola e o Hantavirus são exemplos de vírus que podem ter modificado suas habilidades para infectarem novos hospedeiros. pelo contato entre os fluidos do corpo de uma pessoa contaminada para outra. 44% eram mulheres e 63% eram negros.000 pessoas. mas não é a primeira grande epidemia de uma doença sexualmente transmissível. no estado norte-americano de Wisconsin. o sangue utilizado para transfusões tem sido cuidadosamente analisado quanto à presença do HIV e. Desde 1994. Parasitas Animais Multicelulares (p. Como não possuem núcleo. 3. Os protozoários obtêm seus alimentos pela absorção ou ingestão através de estruturas especializadas. 5. 5) 1. bactérias. Muitos fungos são multicelulares. Ao total. As algas são organismos eucarióticos uni ou multicelulares que obtêm sua nutrição por meio da fotossíntese. Os dois nomes consistem do gênero e do epíteto específico. 2. As três formas básicas de bactérias são os bacilos. Um envelope pode envolver o capsídeo. Alguns microrganismos são necessários para a produção de alimentos e produtos químicos. que são utilizados por outros organismos. Classificação dos Microrganismos (p. 2-5) Bactérias (p. 2. . 5) 1. Eucarya inclui protistas. 2. uma senhora de 63 anos foi hospitalizada na Flórida e depois morreu como resultado de uma doença denominada antraz por inalação. Tipos de Microrganismos (p.MICROBIOLOGIA 21 Em 4 de outubro de 2001. página 646. 5) 1. enquanto mais e mais pessoas contraíam a doença. sendo que a metade foi por antraz por inalação. 3. 22 pessoas foram infectadas. Em 2001. Os protozoários são seres eucarióticos unicelulares. Você verá no Capítulo 23. conforme mencionado antes. 2. Esse foi o primeiro caso de transmissão da doença devido ao uso da bactéria como arma biológica. anthracis ao antraz. em 1877. Veterinários e pessoas que trabalham com agricultura correm o risco de contrair o antraz cutâneo. sendo ambos sublinhados ou escritos em letras itálicas. as paredes celulares não são compostas por peptideoglicanas. as halofélicas extremas e as termofílicas extremas. protozoários e prions – tipos de microrganismos. Alguns microrganismos causam doenças. são denominados microrganismos. 5-6) 1. Os vírus consistem de um núcleo formado por ácido nucléico (DNA ou RNA) circundado por um envoltório protéico (capsídeo). As arquibactérias incluem as metanogênicas. 5) 1. Antraz não é transmitido de pessoa para pessoa. 4. Archaea ou Eucarya. Os fungos (cogumelos. pois. As bactérias são organismos unicelulares. 5) 1. dividem-se por fissão binária e muitas delas possuem flagelos. Archaea (p. As arquibactérias são células procarióticas. 2-5) 1. Fungos (p. As bactérias podem utilizar uma grande variedade de substâncias químicas para a sua nutrição. 2. * * * As doenças aqui mencionadas são causadas por vírus. tão pequenos para serem vistos a olho nu. As algas produzem oxigênio e carboidratos. Nomeando e Classificando os Microrganismos (p. Os estágios microscópicos dos ciclos vitais dos helmintos são identificados pelos procedimentos microbiológicos tradicionais. fungos. 2-6) 1. Vírus (p. 2. Finalmente. um estancieiro foi infectado com antraz quando se desfazia de cinco vacas que haviam morrido da doença. Protozoários (p. Você também aprenderá sobre as respostas do corpo às infecções microbianas e os mecanismos pelos quais certas drogas combatem as doenças infecciosas. plantas e animais. Os vírus são entidades acelulares que parasitam as células. Esse foi o primeiro caso da doença desde 1978. Os principais grupos de parasitas animais multicelulares são os vermes chatos e os redondos. Em 2000. Os fungos obtêm os nutrientes por meio da absorção de material orgânico do ambiente em que vivem. você aprenderá a respeito das diversas funções benéficas que os micróbios apresentam no mundo que nos cerca. ficou claro que essas infecções eram causadas por bactérias enviadas por carta. Os microrganismos são importantes para a manutenção do equilíbrio ecológico na Terra. 2. RESUMO PARA ESTUDO Os Micróbios em Nossas Vidas (p. coletivamente chamados de helmintos. Muitas bactérias possuem uma parede celular composta por peptideoglicanas. Algas (p. Esse micróbio teve outro papel importante na história da microbiologia. o médico alemão Ro- bert Koch estabeleceu a seqüência de passos experimentais que ligou o B. 4. 5) 1. Alguns microrganismos vivem em seres humanos e em outros animais e são necessários para a manutenção da saúde desses animais. as células são descritas como procarióticas. 2. bolores e leveduras) possuem células eucarióticas (com um núcleo verdadeiro). a primeira ocasião em que um microrganismo específico foi relacionado a uma doença específica (veja a Figura 14.3). cada organismo vivo é identificado por dois nomes. os cocos e os espirilos. 1-2) 1. Os seres vivos. 2. Este livro vai apresentá-lo à enorme variedade de organismos microscópicos e mostrar como os microbiologistas utilizam técnicas e procedimentos específicos para estudar os micróbios que causam doenças como a AIDS e a diarréia – e doenças que ainda não foram descobertas. Todos os organismos são classificados em Bacteria. que o antraz é uma doença causada pela bactéria Bacillus anthracis. No sistema de nomenclatura descrito por Carolus Linnaeus (1735). 2. ele criou a palavra vacina. o conceito de que todas as coisas vivas são compostas por células. Francesco Redi demonstrou que larvas de insetos surgiam na carne em decomposição somente quando moscas depositavam seus ovos sobre a carne (1668). Rudolf Virchow introduziu o conceito da biogênese: células vivas somente podem surgir a partir de células preexistentes (1858). Joseph Lister introduziu o uso de um desinfetante para a limpeza das roupas cirúrgicas. As descobertas de Pasteur levaram ao desenvolvimento de técnicas de assepsia. 3. . O desenvolvimento da tecnologia do DNA recombinante tem promovido avanços em todas as áreas da microbiologia. 6. Antoni van Leeuwenhoek. 3. é utilizado para matar bactérias em algumas bebidas alcoólicas e no leite. 4. 2. a análise da ação dos interferons e o desenvolvimento de novas vacinas estão entre os atuais interesses de pesquisa na imunologia. 2. 3. Quimioterapia é o tratamento químico de uma doença. muitas pessoas acreditavam na geração espontânea. Ele utilizou uma série de procedimentos. O Nascimento da Quimioterapia Moderna: Sonhos de uma “Bala Mágica” (p. Paul Ehrlich utilizou um produto químico contendo arsênico. 5. Os pesquisadores estão atacando o problema de resistência dos micróbios às drogas. 7. CASE (p. Lazzaro Spallanzani repetiu os experimentos de Needham e sugeriu que os resultados de Needham eram devido aos microrganismos presentes no ar. Por volta de 1880. Robert Koch provou que os microrganismos causam doenças. Robert Hooke observou que amostras de cortiça eram compostas de “pequenas caixas”. A biorremediação é o processo que utiliza as bactérias para limpar lixos tóxicos. que entravam em contato com o meio nutriente (1765). 6) Vacinação (p. ele introduziu o conceito de célula (1665). Na vacinação. Os rápidos avanços na ciência da microbiologia foram obtidos entre 1857 e 1914. A penicilina tem sido utilizada clinicamente como antibiótico desde a década de 40. 6-8) 1. 3. 16-18) 1. 4. BERDELL R.22 GERARD J. Ele chamou o ingrediente ativo de penicilina (1928). 4. 8-11) 1. micologia é o estudo dos fungos e parasitologia é o estudo dos parasitas e vermes protozoários. 2. o estudo de todos os genes de um organismo. Fermentação e Pasteurização (p. fungos e protozoários. Em 1798. Dois tipos de agentes quimioterápicos são drogas sintéticas (químicos preparados em laboratório) e antibióticos (substâncias produzidas naturalmente por bactérias e fungos para inibir o crescimento de outros microrganismos). Agostino Bassi (1835) e Pasteur (1865) mostraram uma forte relação entre os microrganismos e as doenças. 2. denominado pasteurização. TORTORA. 6-16) Uma Breve História da Microbiologia As Primeiras Observações (p. 2. 5. Progressos Recentes na Microbiologia (p. para o tratamento da sífilis (1910). A Idade de Ouro da Microbiologia (p. 3. O Debate sobre a Geração Espontânea (p. 9-11) 1. que são utilizados até hoje para provar que um determinado microrganismo causa uma determinada doença. 2. Louis Pasteur demonstrou que os microrganismos estão presentes no ar e em todos os lugares e ofereceu provas para a teoria da biogênese (1861). Jonh Needham declarou que os microrganismos poderiam aparecer espontaneamente em caldos nutrientes fervidos (1745). a imunidade (resistência a uma determinada doença) é conferida pela inoculação com uma vacina. As vacinas modernas são preparadas a partir de microrganismos não-virulentos. denominado salvarsan. ou de componentes de patógenos e pela tecnologia do DNA recombinante. 1. Bacteriologia é o estudo das bactérias. Pasteur descobriu que uma bactéria não-virulenta poderia ser utilizada como uma vacina para a cólera em aves domésticas. utilizadas em laboratórios e nos procedimentos médicos para prevenir a contaminação pelos microrganismos presentes no ar. O estudo da AIDS. 6. a idéia de que os organismos vivos poderiam surgir a partir da matéria não-viva. Um processo de aquecimento. As novas técnicas da biologia molecular e da microscopia eletrônica forneceram ferramentas para o avanço do nosso conhecimento na virologia. Pasteur descobriu que as leveduras fermentam o açúcar a álcool e que as bactérias podem oxidar o álcool a ácido acético. para classificar as bactérias. 12-16) 1. 3. 11) 1. de patógenos mortos. foi o primeiro a observar os microrganismos (1673). As observações de Hooke forneceram a base para o desenvolvimento da teoria celular. 2. utilizando um microscópio muito simples. 11-12) 1. Os microrganismos degradam plantas e animais mortos e reciclam os elementos químicos para serem utilizados pelas plantas e pelos animais vivos. 3. Os microbiologistas estão usando a genômica. 5. 9) 1. A Teoria do Germe da Doença (p. Edward Jenner demonstrou que a inoculação com material de vacínia proporciona imunidade aos seres humanos contra varíola. chamados de postulados de Koch (1876). 4. a fim de controlar as infecções nas pessoas (década de 1860). FUNKE & CHRISTINE L. As bactérias são utilizadas na decomposição da matéria orgânica em esgotos. Até a metade de 1880. Os Micróbios e o Bem-Estar Humano (p. Alexander Fleming observou que o bolor (fungo) Penicillium inibia o crescimento de uma cultura de bactérias. MacLeod e McCarty ___ Beadle e Tatum ___ Berg ___ Ehrlich ___ Fleming ___ Hooke ___ Iwanowski ___ Jacob e Monod ___ Jenner ___ Koch ___ Lancefield ___ Lederberg e Tatum ___ Lister ___ Pasteur ___ Stanley ___ van Leeuwenhoek ___ Virchow ___ Weizmann (a) Desenvolvimento da vacina contra varíola (b) Descobriu como o DNA controla a síntese de proteínas dentro de uma célula (c) Descobriu a penicilina (d) Descobriu que o DNA pode ser transferido de uma bactéria para outra (e) Refutou a geração espontânea (f) O primeiro a caracterizar um vírus (g) O primeiro a utilizar desinfetantes nos procedimentos cirúrgicos (h) O primeiro a observar as bactérias (i) O primeiro a observar células em material vegetal e a nomeá-las (j) Observou que os vírus eram passíveis de serem filtrados (k) Provou que o DNA é o material hereditário (l) Provou que os microrganismos podem causar doenças (m) Preconizou que as células vivas surgem a partir de células vivas preexistentes (n) Mostrou que os genes codificam as enzimas (o) Misturou DNA animal com DNA de bactérias (p) Utilizou bactérias para produzir acetona (q) Utilizou o primeiro agente quimioterápico sintético (r) Propôs um sistema de classificação para os estreptococos com base nos antígenos das suas paredes celulares 4. QUESTÕES PARA ESTUDO Revisão 1. coli ___ Estudos sobre o ciclo de vida de Cryptosporidium ___ Desenvolvimento da terapia gênica para uma doença ___ Estudos sobre o fungo Candida albicans (a) Biotecnologia (b) Imunologia (c) Ecologia microbiana (d) Genética microbiana (e) Fisiologia microbiana (f) Biologia molecular (g) Micologia (h) Virologia 5. Microbiota normal. Reciclagem de elementos. ___ Avery. Eles constituem a microbiota normal ou flora. Alguns defensores da geração espontânea acreditavam que o ar era necessário para a vida. 7. c. Como os experimentos de Pasteur abordaram a questão do ar sem que os micróbios do ar interferissem em seus experimentos? 3. Ao utilizar um DNA recombinante. Produção de vacinas. Tratamento de esgotos. Na terapia gênica. os vírus são utilizados para transportar substitutos para os genes defectivos ou perdidos para o interior das células humanas. 18-21) 1. vacinas e enzimas. 3. 6. Como surgiu a idéia da geração espontânea? 2. f. . e. As bactérias que causam doenças em insetos estão sendo utilizadas no controle biológico das pragas de insetos. 2. 4. 5.MICROBIOLOGIA 23 4. A utilização dos micróbios na síntese de produtos como alimentos e químicos é chamada da biotecnologia. Faça a correspondência entre os pesquisadores e suas contribuições para o avanço da microbiologia. 8. A capacidade de uma determinada espécie de micróbio causar uma doença e a resistência do organismo hospedeiro são fatores importantes para determinar se uma pessoa irá ou não contrair uma doença. Os controles biológicos são procedimentos específicos para as pragas e não prejudicam o meio ambiente. Todos os indivíduos possuem microrganismos dentro e sobre o corpo. Os Micróbios e as Doenças Humanas (p. Eles pensavam que Spallanzani não havia refutado definitivamente a geração espontânea porque ele lacrou hermeticamente os seus frascos para manter o ar fora deles. Uma doença infecciosa é aquela em que os organismos patogênicos invadem um hospedeiro suscetível. b. Uma doença infecciosa emergente (DIE) é uma nova ou modificada doença que mostra um aumento na sua incidência em um passado recente ou um potencial para aumento em um futuro próximo. d. Discuta brevemente o papel dos microrganismos em cada uma das seguintes situações: a. Produção de insulina humana. a bactéria pode produzir substâncias importantes como proteínas. Dentro de quais campos da microbiologia os seguintes cientistas melhor se enquadram? Quem Pesquisou Campo ___ Estudos sobre a biodegradação de dejetos tóxicos ___ Estudos sobre o agente causador da síndrome pulmonar causada por Hantavirus ___ Estudos sobre a produção de proteínas humanas por bactérias ___ Estudos dos sintomas da AIDS ___ Estudos sobre a produção de toxinas por E. Bactérias geneticamente modificadas são utilizadas na agricultura para proteger as plantas contra o frio e contra os insetos e para aumentar o rendimento da produção. Controle biológico de pragas. b. coli foi a primeira bactéria causadora de doença identificada por Koch. b. Qual dos seguintes exemplos é um exemplo de biorremediação? a. Um microrganismo é inoculado no animal. Alguns microrganismos são utilizados nos processos de tratamento de esgoto. Controle de insetos. Uma linhagem patogênica de E. 7. como o interferon. Qual das seguintes definições é a melhor definição para biogênese? a. 7. A produção de proteínas pelos genes. Causadoras de doenças. fotossintética (e) Estrutura celular complexa. Uma força vital é necessária para a vida. e. Fornecimento direto de alimento para o homem. b. c. b. Tubercle bacillus. FUNKE & CHRISTINE L. b. A utilização de bactérias na produção de alimento. Saccharomyces. e. Alguns microrganismos fornecem nitrogênio para o crescimento das plantas. Nenhuma das alternativas acima. Dividem-se por fissão binária. d. c. O animal apresenta uma diminuição da sua resistência. Qual dos seguintes nomes é um nome científico? a. explique como os nomes científicos são escolhidos. A E. c. b. Os microrganismos podem ser gerados a partir da matéria não-viva. As conclusões de Spallanzani a respeito da geração espontânea foram criticadas porque Lavoisier havia demonstrado que o oxigênio era um componente vital do ar. coli faz parte da microbiota normal dos homens. Possuem a mesma forma. Aplicação de bactérias em uma lavoura para evitar perdas com o frio. 5. sem a parede celular (f) Animais multicelulares (g) Procariotos sem parede celular de peptideoglicanos 6. Fixação de gases nitrogenados em compostos nitrogenados assimiláveis pelas plantas. c. Mesmo que a teoria do germe da doença não tivesse sido demonstrada até 1876. A E. e. CASE 6. 9. O DNA resultante da mistura de genes de dois organismos diferentes.24 GERARD J. Alguns microrganismos usam dióxido de carbono. c. Procariotos. Faça a correspondência dos seguintes microrganismos às suas descrições: ___ Arquibactérias ___ Algas ___ Bactérias ___ Fungos ___ Helmintos ___ Protozoários ___ Vírus (a) Não são compostos por células (b) Parede celular composta por quitina (c) Parede celular composta por peptideoglicanas (d) Parede celular composta por celulose. e. c. Forneça uma razão para a compra de cada um deles. d. TORTORA. d. e. Múltipla Escolha 1. c. Mycobacterium tuberculosis. Produção de hormônios de crescimento humano. porque Semmelweis (1840) e Lister (1867) sustentaram a utilização de técnicas de assepsia? . Células vivas podem surgir somente a partir de células preexistentes. coli é benéfica no intestino humano. Qual das seguintes definições sobre E. Qual das seguintes definições é verdadeira? a. d. e. b. Qual das seguintes atividades é uma atividade benéfica dos microrganismos? a. b. c. O ar é necessário para os organismos vivos. coli causa a diarréia sangüínea. a. Toda a vida necessita de ar. Aplicação de bactérias que degradam óleos em áreas com derrame de óleo. Produção por bactérias de uma proteína humana. O DNA recombinante é: a. Lavoisier estava errado. Qual das seguintes não é uma característica das bactérias? a. d. 8. e. b. como a insulina. Tem sido dito que as bactérias são essenciais para a existência da vida na Terra. Todas as alternativas acima. Pasteur manteve o ar fora em seus experimentos de biogênese. 3. c. O nome de um gênero de uma bactéria é “erwinia” e o epíteto específico é “carotovora”. coli não está correta? a. Possuem paredes celulares com peptideoglicanas. d. Somente os organismos causadores de doenças necessitam de ar. O DNA na bactéria. Decomposição de material orgânico e reciclagem de elementos. Bacillus thuringiensis. Como a teoria da biogênese abriu o caminho para a teoria do germe da doença? 2. Escreva o nome científico desse organismo corretamente. d. Alguns micróbios não precisam de ar. Qual das seguintes funções seria uma função essencial realizada pelas bactérias? a. b. e. O animal entrou em contato com um animal doente. Microrganismos podem ser cultivados a partir do animal. Alguns microrganismos podem ser utilizados como alimento pelos homens. b. Qual dos seguintes elementos é o mais importante na teoria do germe da doença de Koch? O animal demonstra sintomas da doença quando: a. Possuem a capacidade de se locomover. 10. BERDELL R. Todas as alternativas acima. Utilizando esse nome como um exemplo. A matéria não-viva dá origem a organismos vivos. 2. Um microrganismo é encontrado no animal. d. A E. Pensamento Crítico 1. 8. É possível comprarmos os seguintes microrganismos em uma loja. 4. e. d. O estudo de como os genes funcionam. Allen Steere. investigando os casos de Lyme concluiu que 15% dos pacientes lembram de terem sofrido de erupções cutâneas durante seus episó- . A ocorrência de artrite nos Estados Unidos é de 1 entre 100. Quais foram os fatores que permitiram Steere chegar às suas conclusões? b. desenvolveu artrite entre os meses de junho e setembro de 1973.) 4. Lister tratou fraturas compostas com fenol e seus pacientes se recuperaram sem complicações. Connecticut. a. Em 1864. Liste três razões que justifiquem por que estamos identificando novas doenças hoje em dia. dios de artrite e que a doença fora tratada com penicilina. Steere conclui que essa doença era uma nova doença infecciosa e que não possuía nenhuma causa ambiental. genética ou imunológica. Como o trabalho de Pasteur influenciou Lister? Por que o trabalho de Koch ainda se faz necessário? Aplicações Clínicas 1. Ele sabia que a aplicação de fenol (ácido carbólico) nos campos da cidade de Carlisle evitava as doenças no gado. (Dica: o rótulo citará o nome científico do organismo ou incluirá as palavras cultivado. Em 1864. um reumatologista da Universidade de Yale.000 crianças. As pessoas acreditavam que todas as doenças microbiológicas seriam controladas no decorrer do século XX. 1 entre 10 crianças em Lyme. Qual era a doença? c.MICROBIOLOGIA 25 3. Entretanto. Cite pelo menos três produtos de supermercado feitos por microrganismos. mas que fraturas compostas tinham “conseqüências desastrosas”. Lister observou que os pacientes recuperavam-se completamente de fraturas simples. fermentado ou fabricado por meio de fermentação. Por que a ocorrência da doença foi maior entre os meses de junho e setembro? 2.