IntroduçÃO À microbiologia os microrganismos ou micróbios foram descritos pela primeira vez



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INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA

Os microrganismos ou micróbios foram descritos pela primeira vez pelo microscopista holandês Anton van Leeuwenhoek no período compreendido entre 1670 a 1680. No entanto, permaneceram na obscuridade ou como meras curiosidades até meados do século XIX, quando Louis Pasteur, considerado o Pai da Microbiologia, e Robert Koch através de experimentos elegantes e clássicos deram à microbiologia a importância devida, fundando-a como ciência e disciplina. As contribuições de Pasteur vão desde a distribuição dos microrganismos no ambiente, os meios para controlá-los, a refutação da teoria da geração espontânea, o desenvolvimento das teorias microbianas das fermentações e doenças, ao desenvolvimento de vacinas efetivas para controle de doenças animais e a raiva humana. Também, essas contribuições deram o impulso inicial para que pesquisadores como Lister, desenvolvessem as práticas da cirurgia anti-séptica, a quimioterapia por Ehrlich, e o desenvolvimento da Imunologia (Metchnikoff e Ehrlich) e da virologia.


Muito embora a microbiologia seja uma ciência relativamente nova, desenvolvida nos últimos 100 anos, ela é considerada de importância por duas razões principais:

  • Os microrganismos são os seres vivos ideais para estudo dos fenômenos biológicos e excelentes instrumentos para compreender a biologia molecular das células;

  • Muitos problemas ou transformações importantes da sociedade humana são conseqüência da atividade dos microrganismos.

Por esses motivos, a microbiologia interessa a vários campos da biologia e das ciências da saúde. A participação importante dos microrganismos em quase todos os campos da atividade humana promovendo benefícios e poucas vezes, prejuízos, qualquer pessoa deve se interessar e familiarizar-se com os microrganismos, suas propriedades e atividades.


Todos os organismos vivos são constituídos de células. As principais características da célula são:


  • Apresentam nutrição própria;

  • Possuem as informações para seu crescimento e auto-duplicação;

  • São capazes de diferenciação, i.e. formam estruturas celulares características tais como cistos e esporos nas bactérias e hifas filamentosas e reprodutivas como nos bolores durante parte do ciclo de vida;

  • São capazes de emitir sinais químicos ou físico-químicos importantes na comunicação entre elas ou durante nutrição e resposta a ambientes hostis;

  • São também capazes de evoluírem, i.e., alterar suas propriedades biológicas caso seja necessário.

Do ponto de vista estrutural há dois tipos de células: as células procarióticas que possuem estruturas relativamente simples, sem membrana (carioteca) envolvendo o genoma ou núcleo; e as células eucarióticas que são mais complexas, dotadas de carioteca e contendo organelas membranosas especializadas em realizar funções especiais. Estas organelas includem um núcleo verdadeiro, a mitocôndria e o cloroplasto. Além desses organismos, o microbiologista também estuda os vírus que são entidades não celulares, parasitas obrigatórios, que para manterem-se na natureza infetam células vivas e replicam-se utilizando os processos metabólicos das mesmas.

Apesar da dicotomia estrutural das células esse fenômeno não representa de modo preciso relações evolutivas entre os organismos. Análises das seqüências nucleotídicas do ácido ribonucléico ribossômico (ARNr) mostram que existem dois grupos de procarióticos: as Archaea e as Bactérias. Estes grupos não são tão intimamente relacionados entre si do que quando comparados aos eucarióticos ou Eucarya.

Um dos aspectos mais interessantes e diversificados dos microrganismos é a sua capacidade de gerar energia durante a realização de seu metabolismo; esta capacidade reflete a variedade de reações químicas realizadas pelos microrganismos na transformação das moléculas e elementos químicos para sintetizar compostos e acoplar reações que permitem a construção das estruturas celulares. No entanto, as transformações químicas realizadas pelas células microbianas são catalisadas por moléculas protéicas chamadas de enzimas. Para o devido funcionamento dessas moléculas é necessário uma estrutura específica a qual é determinada pela informação genética contida nos genes. Esta informação está codificada no ácido desoxirribonucléico (ADN) o qual constitui o material genético de todas as células. Além disso, para que essa informação se transforme em proteína é necessário um sistema de tradução envolvendo moléculas de ácido ribonucléico ou ARN que traduz a informação codificada no ADN em proteínas. Para tanto, existem vários tipos de moléculas de ARN tais como ARN mensageiro (ARNm), ARN ribossômico (ARNr) e ARN transportador (ARNt) que participam desse processo. Ao contrário das células eucarióticas, nas células procarióticas a comunicação entre a informação genética e o sistema tradutor se dá simultaneamente, pois não há membrana nuclear separando os genes do citoplasma. Esta é uma das razões porque a velocidade de crescimento dos procarióticos é muito rápida, tornando-os extremamente úteis para os estudos dos genes, sua expressão e regulação.

Durante o metabolismo biossintético a célula cresce e se prepara para a sua própria duplicação. Para que a célula se duplique é necessário a síntese de cerca de 1000 moléculas protéicas diferentes. No genoma celular existe a informação genética para a produção de cerca de 3000 proteínas distintas; Os genes usualmente expressos são aqueles que codificam proteínas que são essenciais à sobrevivência e crescimento celulares nas condições ambientais existentes.

Além disso, a célula também deve copiar sua informação genética para a nova célula no sentido de perpetuar a espécie. Nesse processo, esporadicamente podem ocorrer erros durante a cópia de modo que a nova célula pode adquirir novas propriedades permitindo a sua sobrevivência em determinado meio ou até mesmo informações que podem ser prejudiciais podendo danificar a célula ou até causar a sua morte. No primeiro caso, o gene alterado pode originar uma proteína que catalisa uma reação diferente daquela catalisada pela proteína original. Essa alteração pode conferir à célula vantagens seletivas sob condições ambientais em que a célula original não cresceria, permitindo que ela se duplique mais rapidamente que a microbiota competitiva. Esse princípio é conhecido como seleção natural explicado por Darwin através da sua teoria da evolução.

Os microrganismos vivem em habitat naturais, nos quais seu crescimento é afetado pelas interações com populações de outros microrganismos que compõem a microbiota, como também pelas características físicas e químicas do ambiente. Para compreender as interações ecológicas das comunidades microbianas é importante conhecer o papel dos microrganismos na natureza. Isto não é tarefa fácil. Por esse motivo, a maioria do conhecimento sobre os microrganismos provém do estudo das culturas puras, i.e., constituída de apenas um microrganismo.



Algumas espécies de microrganismos exercem efeitos nefastos ao homem e outros animais causando as doenças, conhecidas como doenças infecciosas, toxinoses e toxinfecciosas. Muito embora o sucesso da ciência microbiológica seja evidenciado nos países desenvolvidos através do controle das doenças infecciosas fatais como a Cólera, Tétano, a Peste Negra (Bulbônica), a Difteria, Poliomielite, Botulismo, Raiva, dentre outras, o mesmo não acontece nos países menos desenvolvidos onde essas doenças grassam e são, ainda, importante causa de morte. Apesar desse aspecto deplorável, a maioria dos microrganismos exerce efeitos benéficos importantes em nossa sociedade. O adequado funcionamento da biosfera e do solo depende das atividades dos microrganismos. Muitos microrganismos desempenham papel importante na produção industrial de bebidas e produtos alimentícios, suplementos de rações e dietéticos, várias substâncias químicos orgânicas, antibióticos e biomassa. Uma aplicação importante da microbiologia está na indústria biotecnológica em que os microrganismos são utilizados como fábricas para produção de proteínas, surfactantes, adoçantes, utilizando genes animais ou de plantas os quais são introduzidos no genoma (ADN) bacteriano.

Os microrganismos desempenham papel importante na exploração de minérios, na melhoria da qualidade das águas e alimentos, na agricultura, na deterioração de alimentos e outros materiais úteis ao homem. Os microrganismos são usados para resolver importantes problemas ambientais, como a reciclagem da água, decomposição de óleo resultante do derramamento acidental de petróleo em vários ecossistemas do solo e cursos d’água e reciclagem dos elementos químicos dos vários ambientes.


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