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MICROBIOLOGIA10ª Edição
Gerard J.
TORTORA
Berdell R.
FUNKE
Christine L.
CASE
T712m Tortora, Gerard J.
Microbiologia [recurso eletrônico] / Gerard J. Tortora,
Berdell R. Funke, Christine L. Case ; tra...
Consultoria, supervisão e revisão técnica desta edição:
Flávio Guimarães da Fonseca
Professor Doutor, Departamento de Micr...
Reservados todos os direitos de publicação, em língua portuguesa, à
ARTMED®EDITORA S.A.
Av. Jerônimo de Ornelas, 670 – San...
Gerard J. Tortora – Jerry Tortora é professor de Biologia e ensina
Microbiologia, Anatomia Humana e Fisiologia no Bergen C...
AGRADECIMENTOS
Ao preparar este livro, nos beneficiamos das orientações e suges-
tões de muitos professores de Microbiolog...
Agradecimentos vii
Judy L. Penn
Shoreline Community College
Jack Pennington
St. Louis Community College, Forest Park
Indir...
PREFÁCIO
Desde a publicação de sua primeira edição, 30 anos atrás, mais de
um milhão de estudantes já utilizaram Microbiol...
Prefácio ix
Atualizações de conteúdo e temporalidade
A resistência antimicrobiana, os biofilmes, o bioterrorismo e a
evolu...
x Prefácio
Capítulo 12: Eucariotos: Fungos, Algas, Protozoários e
Helmintos
■ Exemplos de novas utilizações de fungos como...
Prefácio xi
Capítulo 20: Drogas Antimicrobianas
■ A Figura 20.2 agora é uma Figura Fundamental.
■ A descoberta histórica d...
xii
Uma abordagem visual para ensinar...
Em sua décima edição, este livro, um dos mais vendidos do
mundo, destaca o princi...
xiii
1 A glicólise produz ATP e
reduz NAD+
a NADH enquanto
oxida glicose em ácido pirúvico.
Na respiração, o ácido pirúvic...
xiv
Oportunidades frequentes para os estudantes
testarem sua compreensão...
3. DESENHE Identifique as partes de um microsc...
xv
164 Tortora, Funke & Case
Neste quadro você encontrará uma série de
questões que os agentes de controle de infecção
se ...
SUMÁRIO RESUMIDO
PARTE UM Fundamentos de Microbiologia
1 O Mundo Microbiano e Você 1
2 Princípios Químicos 26
3 Observando...
SUMÁRIO
PARTE UM Fundamentos de Microbiologia
1 O Mundo Microbiano e Você 1
Os micróbios em nossas vidas 2
Nomeando e clas...
Sumário xix
Colorações simples 69
Colorações diferenciais 69
Colorações especiais 71
Resumo para estudo 73
Questões para e...
xx Sumário
Diversidade metabólica entre os organismos 142
Fotoautotróficos 143
Foto-heterotróficos 145
Quimioautotróficos ...
Sumário xxi
Transferência genética e recombinação 233
Transformação em bactérias 234
Conjugação em bactérias 236
Transduçã...
xxii Sumário
Actinobacteria (bactérias gram-positivas com alto
índice de G + C) 320
Planctomycetes 322
Chlamydiae 322
Spir...
Sumário xxiii
Exceções aos postulados de Koch 404
Classificação das doenças infecciosas 406
Ocorrência de uma doença 406
G...
xxiv Sumário
Migração de fagócitos e fagocitose 462
Reparo tecidual 462
Febre 463
Substâncias antimicrobianas 463
Sistema ...
Sumário xxv
Imunodeficiências adquiridas 538
Síndrome da imunodeficiência adquirida (Aids) 539
A origem da Aids 540
Infecç...
xxvi Sumário
Raiva 622
Encefalite por arbovírus 624
Doenças fúngicas do sistema nervoso 626
Meningite por Cryptococcus neo...
Sumário xxvii
Blastomicose (blastomicose norte-americana) 697
Outros fungos envolvidos em doenças
respiratórias 697
Resumo...
xxviii Sumário
27 Microbiologia Ambiental 766
Diversidade microbiana e habitats 767
Simbiose 767
Microbiologia do solo e c...
FIGURAS FUNDAMENTAIS
Figura 2.16 A estrutura do DNA 48
Figura 3.2 Tamanhos e resoluções 58
Figura 4.6 A estrutura de uma c...
1 O Mundo Microbiano
e Você
O tema central deste livro-texto é a relação entre os micróbios (organismos muito pequenos que...
2 Tortora, Funke & Case
Os micróbios em nossas vidas
OBJETIVO DO APRENDIZADO
1-1 Citar várias maneiras pelas quais os micr...
Microbiologia 3
nero Escherichia coli foram nomeadas em homenagem ao cientista
Theodor Escherich, enquanto o epíteto espec...
4 Tortora, Funke & Case
o material genético não é envolto por uma membrana nuclear, as
células bactérias são chamadas de p...
Microbiologia 5
Bactérias
1,0 m
(a)
20 m
(c)
150 m
(d)
400 m
(b)
Esporângios
Partícula
alimentar
Pseudópodes
250 nm
(e)
HI...
6 Tortora, Funke & Case
dices curtos para locomoção chamados de cílios. Os protozoários
apresentam uma variedade de formas...
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  1. 1. MICROBIOLOGIA10ª Edição Gerard J. TORTORA Berdell R. FUNKE Christine L. CASE
  2. 2. T712m Tortora, Gerard J. Microbiologia [recurso eletrônico] / Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke, Christine L. Case ; tradução: Aristóbolo Mendes da Silva ... [et al.] ; revisão técnica: Flávio Guimarães da Fonseca. – 10. ed. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : Artmed, 2012. Editado também como livro impresso em 2012. ISBN 978-85-363-2698-6 1. Microbiologia. I. Funke, Berdell R. II. Case,Christine L. III. Título. CDU 579 Catalogação na publicação: Ana Paula M. Magnus – CRB 10/2052 Tradução: Aristóbolo Mendes da Silva Professor Doutor, Departamento de Morfologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais Bárbara Resende Quinan Doutoranda, Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais Carlos Augusto Rosa Professor Doutor, Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais Edel Figueiredo Barbosa Stancioli Professora Doutora, Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais Fátima de Cássia Oliveira Gomes Professora Doutora, Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, Universidade Federal de Minas Gerais Flávio Guimarães da Fonseca Professor Doutor, Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais Giliane de Souza Trindade Professora Doutora, Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais Iara Apolinário Borges Doutoranda, Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais Jacques Robert Nicoli Professor Doutor, Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais
  3. 3. Consultoria, supervisão e revisão técnica desta edição: Flávio Guimarães da Fonseca Professor Doutor, Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais 2012 Versão impressa desta obra: 2012 Gerard J. TORTORA BERGEN COMMUNITY COLLEGE Berdell R. FUNKE NORTH DAKOTA STATE UNIVERSITY Christine L. CASE SKYLINE COLLEGE MICROBIOLOGIA 10ª Edição
  4. 4. Reservados todos os direitos de publicação, em língua portuguesa, à ARTMED®EDITORA S.A. Av. Jerônimo de Ornelas, 670 – Santana 90040-340 – Porto Alegre – RS Fone: (51) 3027-7000 Fax: (51) 3027-7070 É proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (eletrônico, mecânico, gravação, fotocópia, distribuição na Web e outros), sem permissão expressa da Editora. Unidade São Paulo Av. Embaixador Macedo Soares, 10.735 – Pavilhão 5 – Cond. Espace Center Vila Anastácio – 05095-035 – São Paulo – SP Fone: (11) 3665-1100 Fax: (11) 3667-1333 SAC 0800 703-3444 – www.grupoa.com.br IMPRESSO NO BRASIL PRINTED IN BRAZIL Obra originalmente publicada sob o título Microbiology: An Introduction,10th Edition ISBN 9780321550071 Authorized translation from the English language edition, entitled MICROBIOLOGY: AN INTRODUCTION, 10th Edition by GERARD TORTORA; BERDELL FUNKE; CHRISTINE CASE, published by Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings, Copyright © 2010. All rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information storage retrieval system, without permission from Pearson Education, Inc. Portuguese language edition published by Artmed Editora SA, Copyright © 2012 Tradução autorizada a partir do original em língua inglesa da obra intitulada MICROBIOLOGY: AN INTRODUCTION, 10ªEdição, autoria de GERARD TORTORA; BERDELL FUNKE; CHRISTINE CASE, 10ª, publicado por Pearson Education, Inc., sob o selo Benjamin Cummings, Copyright © 2010. Todos os direitos reservados. Este livro não poderá ser reproduzido nem em parte nem na íntegra, nem ter partes ou sua íntegra armazenada em qualquer meio, seja mecânico ou eletrônico, inclusive fotoreprografação, sem permissão da Pearson Education, Inc. A edição em língua portuguesa desta obra é publicada por Artmed Editora SA, Copyright © 2012 Arte sobre capa original: Mário Röhnelt e VS Digital Preparação de originais: Luana Janine Peixoto Editora responsável por esta obra: Carla Paludo Editora sênior – Biociências: Cláudia Bittencourt Projeto e editoração: Techbooks
  5. 5. Gerard J. Tortora – Jerry Tortora é professor de Biologia e ensina Microbiologia, Anatomia Humana e Fisiologia no Bergen Community College, em Paramus, New Jersey. Ele recebeu seu título de Mestre (M.A.) em Biologia do Montclair State College em 1965. Tortora pertence a diversas organizações de Biologia/Microbiologia, como a American Society of Microbiology (ASM), a Human Anatomy and Physiology Society (HAPS), a American Association for the Advancement of Science (AAAS), a National Education Association (NEA), a New Jersey Education Association (NJEA) e a Metropolitan Association of College and University Biologists (MACUB). Jerry é autor de diversos livros de Ciências Biológicas. Em 1995, foi selecionado como um dos melhores acadêmicos do Bergen Community College e foi nomeado Acadêmico de Distinção. Em 1996, recebeu um prêmio de Excelência do National Institute for Staff and Organizational Development (NISOD), pela Universidade do Texas, e foi selecionado para representar o Bergen Community College em uma campanha para a conscientização pública sobre a importância da contribuição das escolas da comunidade para uma melhor educação. Berdell R. Funke – Bert Funke recebeu seus títulos de Doutor (Ph.D.), Mestre (M.S.) e Bacharel (B.S.) em Microbiologia na Kansas State University. Ele exerce sua carreira profissional como Professor de Microbiologia na North Dakota State University, onde leciona Microbiologia Introdutória, que inclui aulas laboratoriais, Microbiologia Geral, Microbiologia dos Alimentos, Microbiologia do Solo, Parasitologia Clínica e Microbiologia Patogênica. Como pesquisador e cientista na Experiment Station, em Dakota do Norte, publicou diversos artigos sobre Microbiologia do Solo e Microbiologia dos Alimentos. Christine L. Case – Chris Case é Microbiologista e professora de Microbiologia no Skyline College, em San Bruno, Califórnia, onde tem trabalhado nos últimos 38 anos. Ela recebeu seu título de Doutora em Educação (Ed.D.) na Nova Southeastern University, e o título de Mestre (M.A.) em Microbiologia na San Francisco State University. Foi Diretora da Society for Industrial Microbiology (SIM) e é membro ativo da ASM e da SIM do norte da Califórnia. Ela recebeu os prêmios Hayward de Educador de Destaque da ASM e também da Califórnia. Em 2008, Chris recebeu o prêmio SACNAS de Mentor Distinto de Escolas Comunitárias/Tribais por sua dedicação aos estudantes, muitos dos quais se apresentaram em conferências para estudantes de graduação e também receberam prêmios. Além do ensino, Chris contribui regularmente para a literatura profissional, desenvolve metodologias inovadoras em educação e mantém uma dedicação pessoal e profissional voltada para a conservação e a importância da ciência para a sociedade. Também é uma fotógrafa ávida, e muitas de suas fotografias aparecem neste livro. SOBRE OS AUTORES
  6. 6. AGRADECIMENTOS Ao preparar este livro, nos beneficiamos das orientações e suges- tões de muitos professores de Microbiologia. Os revisores listados aqui fizeram críticas construtivas e sugestões valiosas em vários es- tágios do trabalho. Agradecemos e reconhecemos nossa dívida para com eles. Revisores da décima edição Cynthia Anderson Mt. San Antonio College Rod Anderson Ohio Northern University Terry Austin Temple College Joan Baird Rose State College Archna Bhasin Valdosta State University Victoria Bingham Daytona Beach College Phyllis Braun Fairfield University Donald P. Breakwell Brigham Young University Sandra Burnett Brigham Young University Susan Capasso St. Vincent’s College Carol Castaneda Indiana University Northwest James K. Collins University of Arizona Lee Couch University of New Mexico Ellen C. Cover Lamar University Jean Cremins Middlesex Community College Melissa A. Deadmond Truckee Meadows Community College Janet M. Decker University of Arizona Vivian Elder Ozarks Technical Community College Christina Gan Highline Community College Pete Haddix Auburn University Montgomery Rachel Hirst Massasoit Community College Dawn Janich Community College of Philadelphia Judy Kaufman Monroe Community College Malda Kocache George Mason University John M. Lammert Gustavus Adolphus College Paul A. LeBlanc University of Alabama Michael W. Lema Midlands Technical College John Lennox The Pennsylvania State University Shawn Lester Montgomery College Leslie Lichtenstein Massasoit Community College Eric Lifson Bucks County Community College Suzanne Long Monroe Community College William C. Matthai Tarrant County College Northeast Philip Mixter Washington State University Rita B. Moyes Texas A&M University Ellyn R. Mulcahy Johnson County Community College Tim R. Mullican Dakota Wesleyan University Richard L. Myers Missouri State University Kabi Neupane Leeward Community College Lourdes P. Norman Florida Community College, Jacksonville Eric R. Paul Southwestern Oklahoma State University
  7. 7. Agradecimentos vii Judy L. Penn Shoreline Community College Jack Pennington St. Louis Community College, Forest Park Indiren Pillay Culver-Stockton College Ronny Priefer Niagara University Todd P. Primm Sam Houston State University Mary L. Puglia Central Arizona College Amy J. Reese Cedar Crest College Lois Sealy Valencia Community College West Heather Smith Riverside City College Kate Sutton Clark College Paul H. Tomasek California State University, Northridge David J. Wartell Harrisburg Area Community College M.J. Weintraub Raymond Walters College Ruth Wrightsman Saddleback College Anne Zayaitz Kutztown University Michele Zwolinski Weber State University Também agradecemos aos profissionais da Benjamin Cum- mings por sua dedicação e excelência. Leslie Berriman, nossa dire- tora executiva, nos manteve, com sucesso, focados na direção que queríamos dar a esta revisão. Robin Pille, editor de projeto, geren- ciou primorosamente o desenvolvimento do livro, mantendo as li- nhas de comunicação abertas e garantindo o máximo de qualidade em cada etapa. A atenção cuidadosa de Sally Peyrefitte à continui- dade e aos detalhes no processo de edição, tanto do texto como da arte, permitiu que os conceitos e as informações se mantivessem claros durante todo o processo. Janet Vail e Wendy Earl guiaram o texto com excelência duran- te o processo de produção. Lisa Torri e os talentosos profissionais da Precision Graphics obtiveram sucesso na ambiciosa tarefa de pre- parar o novo e belíssimo programa de arte, a partir da renovação do complexo projeto gráfico das outras edições. Jean Lake coordenou os muitos e complexos estágios de desenvolvimento e execução da arte. A pesquisadora fotográfica, Maureen Spuhler, trabalhando em conjunto com o diretor sênior de fotografia e arte, Travis Amos, se esmerou para que tivéssemos imagens claras e fantásticas por todo o livro. Tani Hasegawa criou o elegante design interior do livro, e Yvo Riezebos obteve um resultado magnífico para a capa. A habi- lidosa equipe de profissionais da Progressive Information Techno- logies, liderada por Michelle Jones, realizou um trabalho fantástico ao conduzir este livro rapidamente pelo processo de editoração. Stacey Weinberger gerenciou o processo de produção. Katie Heimsoth cuidou de maneira impecável dos materiais para professores e também foi a editora da nova edição do Labo- ratory Experiments in Microbiology, de Johnson e Case. Kelly Reed trouxe sua criatividade e experiência didática para cuidar do de- senvolvimento dos materiais para os estudantes, inclusive o novo livro Get Ready for Microbiology. Lucinda Bingham gerenciou o programa de mídia, operando muitos milagres para produzir o im- pressionante arsenal de Recursos Didáticos. Leslie Austin e James Bruce gerenciaram a impressão e os suplementos de mídia durante os complexos estágios de produção. Neena Bali, Diretora Sênior de Marketing, e toda a equipe de vendas da Pearson Science realizaram um trabalho sensacional ao apresentar este livro a professores e estudantes, garantindo sua per- manente condição de ser o livro-texto mais vendido sobre micro- biologia. Todos gostaríamos de agradecer nossos cônjuges e familiares, que nos deram inestimável suporte durante o processo de escrita. Finalmente, apresentamos nosso eterno apreço aos estudantes, cujos comentários e sugestões forneceram ideias e nos lembraram daquilo que precisavam. Este livro é para eles. Gerard J. Tortora Berdell R. Funke Chistine L. Case
  8. 8. PREFÁCIO Desde a publicação de sua primeira edição, 30 anos atrás, mais de um milhão de estudantes já utilizaram Microbiologia em escolas e universidades em todo o mundo, fazendo deste o livro o mais usado nos cursos não especializados em microbiologia. A décima edição apresenta um texto de fácil compreensão, assumindo que não houve estudo anterior de química ou biologia. O texto é apropriado para es- tudantes de diversos cursos, incluindo aqueles dedicados às ciências da saúde, ciências biológicas, ciências ambientais, ciências animais, engenharias florestais, agricultura, economia doméstica e artes. Marcos de Microbiologia Mantivemos, nesta nova edição, as características que tornaram as edições anteriores tão populares. ■ Um equilíbrio entre os fundamentos da microbiologia e suas aplicações, e entre aplicações médicas e em outras áreas da ciência microbiológica. Como nas edições anteriores, os prin- cípios básicos da microbiologia recebem maior ênfase que as aplicações, e as aplicações relacionadas à saúde são enfatizadas. ■ Apresentação direta de tópicos complexos. Cada seção do li- vro foi escrita pensando no estudante. Nosso livro é conhecido por suas explicações claras e sua didática consistente. ■ Fotografias e ilustrações claras, acuradas e pedagogicamente efetivas. Diagramas passo a passo, diretamente ligados às des- crições, auxiliam o estudante a compreender os conceitos abor- dados. Apresentações claras e acuradas de processos e estruturas fazem com que o estudante direcione sua atenção ao que deve ser aprendido. A quantidade e a qualidade das micrografias ele- trônicas e ópticas apresentadas não têm paralelo no mercado. ■ Organização flexível. O livro foi organizado de uma forma que acreditamos ser adequada, porém reconhecemos que o material poderia ser apresentado efetivamente de diversas outras formas. Assim, para satisfazer aqueles professores que preferem usar uma ordem diferente, preparamos cada capítulo para ser o mais independente possível dos demais, incluindo muitas referências cruzadas. O Guia do Instrutor (em inglês), escrito por Christine Case, fornece instruções detalhadas para organizar o material de diversas outras formas.* O que há de novo na décima edição Veja as páginas xv a xii para uma introdução visual à décima edição. As mudanças nesta edição são direcionadas para os maiores desafios de um professor em uma disciplina introdutória de micro- * Disponível na Área do Professor, acessível no link do livro no site www.grupoa. com.br. biologia: as grandes diferenças nos níveis de desenvolvimento dos estudantes, incluindo aqueles pouco preparados. A décima edição vai ao encontro de todos os estudantes e seus respectivos níveis de habilidade e compreensão. Os destaques dessa edição podem ser vistos nas novas Figuras Fundamentais, que auxiliam os estudantes a avaliar sua compreen- são à medida que progridem em cada capítulo. Destacam-se, ainda, os novos quadros, que preparam os estudantes para começar a pen- sar como clínicos. Os conteúdos também foram substancialmente atualizados. Figuras fundamentais Com o objetivo de ajudar os estudantes a compreender os concei- tos centrais da microbiologia, os autores realizaram a integração de texto e material visual em 20 Figuras Fundamentais especialmente preparadas. Estas Figuras Fundamentais incluem Conceitos-chave que garantem que os estudantes entendam o conceito central da figura e também explicações sobre como cada figura é essencial para a continuidade do aprendizado. Além disso, ao longo de todo o livro, as ilustrações foram revisadas e atualizadas com novo estilo artístico e um palheta de cores mais vibrantes, mais contrastes e mais dimensionalidade. Características que auxiliam os estudantes a testar seu conhecimento Novas questões do tipo Teste seu Conhecimento fazem com que os estudantes interajam com o material e avaliem sua compreensão dos Objetivos do Aprendizado à medida que progridem em cada capítulo. Questões inovadoras do tipo Desenhe estão incluídas ao final de cada capítulo, em Questões para Estudo, sugerindo aos es- tudantes que esbocem diagramas ou preencham uma figura ou um gráfico. As populares questões de Legenda das Figuras foram man- tidas e aprimoradas. Auxílio aos estudantes para que comecem a pensar como clínicos Quadros revistos e redesenhados sobre Aplicações da Microbio- logia descrevem os usos correntes e práticos da microbiologia. Novos quadros atualizados sobre Foco Clínico contêm dados obtidos do Morbidity and Mortality Weekly Report, que foram transformados em problemas de resolução clínica, os quais au- xiliam os estudantes a desenvolver o pensamento crítico, dando a eles um papel ativo enquanto leem. Os quadros de Doenças em Foco substituem as tabelas comparativas sobre doenças, organi- zando informações sobre doenças semelhantes em um formato orientado para a descoberta e visualmente interessante, sendo um instrumento útil para o estudo.
  9. 9. Prefácio ix Atualizações de conteúdo e temporalidade A resistência antimicrobiana, os biofilmes, o bioterrorismo e a evolução recebem atenção e ênfase especiais. Nos capítulos sobre imunidade – Capítulos 16 e 17 –, foram implementados atualiza- ções cuidadosas e significativas para manter as informações tem- poralmente corretas, claras e acuradas, porém com o mesmo nível de detalhamento. A taxonomia, a nomenclatura e os dados sobre a incidência de doenças são correntes até agosto de 2008. Revisão dos capítulos Cada capítulo desta edição foi atentamente revisado, e os dados no texto, nas tabelas e nas figuras foram atualizados. As principais mu- danças em cada capítulo são resumidas a seguir. Parte um Fundamentos de Microbiologia Capítulo 1: O Mundo Microbiano e Você ■ A tabela “Familiarizando-se com os nomes científicos” foi des- locada do Capítulo 10 para este capítulo. ■ Os biofilmes foram introduzidos. ■ A discussão sobre doenças infecciosas emergentes foi atuali- zada, incluindo uma seção sobre a resistência bacteriana aos antibióticos. Capítulo 2: Princípios Químicos ■ Definições foram expandidas, incluindo as definições de ácidos graxos cis e trans. ■ A Figura 2.16 agora é uma Figura Fundamental. Capítulo 3: Observando Micro-organismos Através do Microscópio ■ A microscopia de dois fótons foi incluída. ■ Diversas novas ilustrações e imagens foram incluídas. ■ A Figura 3.2 agora é uma Figura Fundamental. Capítulo 4: Anatomia Funcional de Células Procarióticas e Eucarióticas ■ A Figura 4.6 agora é uma Figura Fundamental. ■ A discussão sobre flagelos, fímbrias e pili foi revisada, assim como a discussão sobre os lipopolissacarídeos. ■ A discussão sobre difusão facilitada foi revisada, e uma nova figura compara os tipos de difusão através de membranas, in- clusive as aquaporinas. Capítulo 5: Metabolismo Microbiano ■ A seção sobre testes bioquímicos foi expandida. ■ As novas ilustrações de enzimas são mais realistas. ■ A Figura 5.11 agora é uma Figura Fundamental. ■ Um novo quadro “Foco Clínico” ilustra o uso de testes bioquí- micos para a identificação de micobactérias de crescimento lento. Capítulo 6: Crescimento Microbiano ■ A discussão sobre biofilmes que previamente aparecia no Capí- tulo 27 foi transferida para este capítulo, tendo sido significati- vamente atualizada e expandida. ■ A discussão sobre meios e métodos para o crescimento anaeró- bico foi atualizada. ■ Uma discussão sobre os níveis de biossegurança foi adicionada, incluindo uma figura que ilustra o nível de biossegurança 4. ■ Uma nova figura mostrando o meio diferencial foi adicionada. ■ A Figura 6.15 agora é uma Figura Fundamental. ■ Um novo quadro “Foco Clínico” ilustra o papel dos biofilmes na ocorrência de doenças nosocomiais. Capítulo 7: Controle do Crescimento Microbiano ■ A definição de esterilização foi atualizada e qualificada em con- sideração à existência dos prions. ■ A Figura 7.1 agora é uma Figura Fundamental. ■ A discussão sobre temperatura ultra-alta (UHT) foi melhorada. ■ Novos produtos e usos recentemente aprovados foram incluí- dos. ■ Um novo quadro “Foco Clínico” ilustra a relação entre desin- fecção inapropriada e doenças nosocomiais. Capítulo 8: Genética Microbiana ■ A Figura 8.2 agora é uma Figura Fundamental. ■ A discussão sobre recombinação genética por crossing-over foi melhorada. ■ Os snRNPs foram definidos. ■ Operons indutíveis e repressíveis são explicados e comparados em figuras separadas. Capítulo 9: Biotecnologia e DNA Recombinante ■ A Figura 9.1 agora é uma Figura Fundamental. ■ O silenciamento gênico, a genética reversa e a PCR em tempo real são discutidos. ■ Um novo quadro “Foco Clínico” descreve o uso de RT-PCR para o estudo de um surto por norovírus. Parte dois Visão Geral do Mundo Microbiano Capítulo 10: Classificação dos Micro-organismos ■ A Figura 10.1 agora é uma Figura Fundamental. ■ Fotos de estromatólitos vivos e fósseis foram incluídas. ■ O uso de meios de transporte é explicado. Capítulo 11: Procariotos: Domínios Bacteria e Archaea ■ Diversos novos grupos bacterianos são discutidos: Pelagi- bacter, Acinetobacter baumanii, Planctomicetos, Gemmata obscuriglobus. ■ A discussão sobre o tamanho mínimo teórico de uma bactéria e seus requerimentos genéticos foi revisada.
  10. 10. x Prefácio Capítulo 12: Eucariotos: Fungos, Algas, Protozoários e Helmintos ■ Exemplos de novas utilizações de fungos como pesticidas são listados. ■ A discussão sobre os oomicetos foi expandida para incluir a in- trodução do Phytophthora nos Estados Unidos. O ciclo de vida dos oomicetos é ilustrado em uma nova figura. ■ O verme do coração foi incluído. ■ Um novo quadro “Foco Clínico” salienta a diarreia criptospori- diana, o patógeno mais comum associado à natação. Capítulo 13: Vírus, Viroides e Prions ■ O capítulo começa com o uso de retrovírus para modificar ge- neticamente uma célula. ■ A Figura 13.15 agora é uma Figura Fundamental. ■ O colapso da colônia de abelhas é mencionado. ■ O quadro “Foco Clínico” sobre a evolução e a ocorrência da gripe aviária foi atualizado. Parte três Interação entre Micróbio e Hospedeiro Capítulo 14: Princípios de Doença e Epidemiologia ■ A Figura 14.3 agora é uma Figura Fundamental. ■ As estatísticas sobre doenças infecciosas notificáveis foram atualizadas. ■ Um novo quadro “Foco Clínico” ilustra o surgimento de MRSA adquirido em hospitais e em comunidades. Capítulo 15: Mecanismos Microbianos de Patogenicidade ■ A discussão sobre toxinas A-B foi expandida e melhorada. ■ A Figura 15.5, ação de uma exotoxina, foi revisada e expandida. ■ As Figuras 15.4 e 15.9 agora são Figuras Fundamentais. ■ Um novo quadro “Foco Clínico” ilustra o papel dos biofilmes e das endotoxinas nas infecções pós-operatórias. Capítulo 16: Imunidade Inata: Defesas Inespecíficas do Hospedeiro ■ O tratamento de diversos tópicos foi expandido e/ou reorga- nizado e melhorado: fatores físicos e químicos na primeira li- nha de defesa; elementos formados no sangue; sistema linfático (incluindo ilustrações adicionais); aderência, proteínas de fase aguda, complemento, proteínas de ligação ao ferro e peptídeos antimicrobianos. ■ O papel dos biofilmes na evasão da fagocitose foi incluído. ■ As Figuras 16.7 e 16.9 agora são Figuras Fundamentais. ■ O quadro “Aplicações da Microbiologia” sobre coleções de soro foi revisado para incluir testes de complemento no monitora- mento de doenças causadas por imunocomplexos. Capítulo 17: Imunidade Adaptativa: Defesas Específicas do Hospedeiro ■ Uma nova foto ilustra a morfologia real de um anticorpo, mos- trada por microscopia de força atômica. ■ Diversas figuras importantes foram extensivamente revistas e melhoradas em sua precisão e clareza. ■ Figura 17.5. Seleção clonal e diferenciação de células B. ■ Figura 17.10. Ativação de células T auxiliares CD4 + . ■ Figura 17.11. Morte por um linfócito T citotóxico de uma célula-alvo intoxicada por vírus. ■ Figura 17.19. A natureza dupla do sistema imune adaptativo (agora uma Figura Fundamental). ■ Uma nova foto e ilustração (Figura 17.9) mostra células M en- contradas dentro da placa de Peyer. ■ A discussão sobre o complexo principal de histocompatibilida- de (MHC) foi revisada e melhorada. ■ As convenções de nomenclatura foram atualizadas para as cé- lulas T (p. ex., células T auxiliares, células T CD4 + ). ■ As discussões sobre células T, células dendríticas e citocinas fo- ram completamente revisadas. ■ Um novo quadro “Aplicações da Microbiologia” descreve o possível uso de IL-12 para o tratamento da psoríase. Capítulo 18: Aplicações Práticas da Imunologia ■ A Figura 18.2 agora é uma Figura Fundamental. ■ As discussões sobre vacinas de DNA e adjuvantes foram revi- sadas e atualizadas. ■ As tabelas de cronogramas de vacinação foram atualizadas. ■ Um novo quadro “Foco Clínico” ilustra o sucesso da vacina- ção na eliminação do sarampo nos Estados Unidos e salienta a importância do sarampo como causa de mortes nos países em desenvolvimento. Capítulo 19: Distúrbios Associados ao Sistema Imune ■ A análise dos grupos sanguíneos inclui uma discussão sobre a relação entre determinados grupos e sua resistência ou susceti- bilidade relativa em relação a certas doenças. ■ Uma discussão sobre a psoríase, doença autoimune, e as artri- tes associadas a ela foi introduzida, juntamente com os trata- mentos correntes utilizando anticorpos monoclonais. ■ A discussão sobre células-tronco foi atualizada, e uma nova figura (Figura 19.10) ilustra a derivação de células-tronco e li- nhagens relacionadas. ■ A discussão sobre HIV e Aids foi revisada e atualizada. Espe- cialmente importante é a revisão completa da Figura 19.13, que mostra a sequência de adsorção, fusão e entrada do vírus nas células-alvo T CD4 + . ■ A Figura 19.16 agora é uma Figura Fundamental.
  11. 11. Prefácio xi Capítulo 20: Drogas Antimicrobianas ■ A Figura 20.2 agora é uma Figura Fundamental. ■ A descoberta histórica das drogas Sulfa recebe maior destaque. ■ Os métodos correntes usados para o descobrimento de novas drogas são discutidos, inclusive métodos de alta eficiência. ■ A discussão sobre os antibióticos foi atualizada para incluir no- vos antibióticos. A discussão sobre o tratamento antiviral de HIV/Aids foi especialmente atualizada e revisada para incluir os últimos desenvolvimentos nesta área de constantes mudan- ças. ■ A discussão sobre resistência aos antibióticos foi completa- mente revisada e expandida, e uma nova Figura Fundamental (Figura 20.20) ilustra os alvos mais importantes para a resis- tência. ■ A discussão sobre o futuro do desenvolvimento de antibióticos e a perspectiva de antibióticos não convencionais foi totalmen- te revisada e atualizada. Parte quatro Micro-organismos e Doenças Humanas Capítulo 21: Doenças Microbianas da Pele e dos Olhos ■ A discussão sobre o Staphylococcus aureus foi completamente re-escrita com ênfase na importância dos MRSAS. ■ A discussão sobre impetigo e síndrome da pele escaldada foi revisada, e uma discussão sobre uma nova doença, a úlcera de Buruli, foi adicionada. ■ Alguns dos novos tratamentos de acne agora têm uma discus- são expandida. Capítulo 22: Doenças Microbianas do Sistema Nervoso ■ Uma nova figura (Figura 22.4) ilustra a medula espinal. ■ A discussão sobre criptococose foi revisada para incluir um novo patógeno. ■ Uma breve descrição dos prions foi incluída para suplementar as informações fornecidas no Capítulo 13. ■ A discussão sobre síndrome de doença crônica foi comple- tamente revisada e agora inclui as definições diagnósticas do CDC e o nome alternativo de encefalomielite miálgica. Capítulo 23: Doenças Microbianas dos Sistemas Cardiovascular e Linfático ■ As definições dos nomes similares septicemia e sepse foram re- visadas. ■ As discussões sobre brucelose e febre da mordida do rato fo- ram completamente re-escritas. ■ A discussão sobre erliquiose foi revisada para incluir a nova terminologia da anaplasmose. ■ Uma discussão sobre a febre chikungunya foi adicionada por sua disseminação atual para regiões de climas temperados. ■ A discussão sobre malária foi completamente revisada para uma melhor diferenciação entre profilaxia e terapia. Capítulo 24: Doenças Microbianas do Sistema Respiratório ■ A discussão sobre coqueluche foi revisada para melhor des- crever alguns dos últimos desenvolvimentos, especialmente o aumento recente do número de casos. ■ A discussão sobre tuberculose foi atualizada e revisada para in- cluir mais dados sobre cepas do patógeno extremamente resis- tentes e alguns dos métodos diagnósticos mais recentes. ■ A discussão sobre a gripe foi totalmente revisada e atualiza- da, especialmente a parte referente às formas de surgimento de mutantes e à infectividade do vírus da gripe aviária. Capítulo 25: Doenças Microbianas do Sistema Digestório ■ A discussão sobre a diarreia do viajante foi re-escrita para in- cluir a E. coli enteroagregativa, um importante patógeno. ■ Drogas terapêuticas recentes para o tratamento de HBV foram incluídas. ■ A discussão sobre os norovírus foi atualizada, com especial atenção dada aos métodos de descontaminação disponíveis para lidar com os surtos. Capítulo 26: Doenças Microbianas dos Sistemas Urinário e Reprodutivo ■ A discussão sobre a microbiota vaginal foi extensamente revi- sada. ■ A discussão introdutória sobre a sífilis, especialmente em rela- ção à análise genética recente e sua provável origem no Novo Mundo, foi revisada. ■ A discussão sobre testes para sífilis foi revisada. ■ O painel de testes TORCH foi incluído. Parte cinco Microbiologia Ambiental e Aplicada Capítulo 27: Microbiologia Ambiental ■ A figura do ciclo do enxofre (Figura 27.7) foi completamente redesenhada. ■ A discussão sobre plásticos biodegradáveis foi revisada e atua- lizada. Capítulo 28: Microbiologia Industrial e Aplicada ■ A discussão sobre biocombustíveis foi expandida.
  12. 12. xii Uma abordagem visual para ensinar... Em sua décima edição, este livro, um dos mais vendidos do mundo, destaca o principal desafio das disciplinas de Mi- crobiologia: as diferenças nos níveis de desenvolvimento dos estudantes, incluindo aqueles pouco preparados. Figuras Fundamentais, novas e extremamente visuais, conectam os estudantes com a essência dos conteúdos de microbiologia. FIGURA FUNDAMENTAL Figura 4.6 A estrutura de uma célula procariótica Cápsula Parede celular Membrana plasmática Fímbrias Inclusão Citoplasma Cápsula Pilus Ribossomos Parede celular Membrana plasmática Nucleoide contendo DNA Plasmídeo Flagelos 0,5 µm As células procarióticas não possuem organelas envolvidas por membrana. Todas as bactérias possuem citoplasmas, ribossomos, uma membrana plasmática e um nucleoide. A maioria das bactérias possui paredes celulares. Esta célula procariótica mostra estruturas típicas que podem ser encontradas em bactérias. Cada uma das estruturas marcadas será discutida individualmente neste capítulo. Como você viu nos capítulos anteriores, algumas das estruturas contribuem para a virulência bacteriana, possuem um papel na sua identificação e são alvo de agentes antimicrobianos. Conceito-chave Observe que nem todas as bactérias possuem todas as estruturas mostradas. As estruturas marcadas em vermelho são encontradas em todas as bactérias. O desenho e a micrografia mostram a bactéria seccionada transversalmente para revelar a composição interna. MET Novas Figuras Fundamentais enfatizam os conceitos centrais da microbiologia e fornecem aos estudantes as bases que eles precisam. O texto introdutório explica por que a figura é fundamental para a compreensão de outros conceitos que os estudantes aprenderão a seguir. Ícones MET/MEV/MO, claros e consistentes, aparecem em todas as microfotografias, apresentando rapidamente o tipo de mi- croscópio usado. O quadro Conceito-chave apresenta uma visão geral, enfa- tizando o conceito central apresentado na figura.
  13. 13. xiii 1 A glicólise produz ATP e reduz NAD+ a NADH enquanto oxida glicose em ácido pirúvico. Na respiração, o ácido pirúvico é convertido no primeiro reagente no ciclo de Krebs. 2 O ciclo de Krebs produz ATP e reduz NAD+ (e outro carreador de elétron chamado de FADH2) enquanto libera CO2. NADH e FADH2 de ambos os processos carregam elétrons até a cadeia de transporte de elétrons. 3 Na cadeia de transporte de elétrons, a energia dos elétrons é utilizada para produzir uma grande quantidade de ATP. Na fermentação, o ácido pirúvico e os elétrons carreados por NADH na glicólise são incorpora- dos nos produtos finais da fermentação. NADH Ácido pirúvico (ou derivado) Formação de produtos finais da fermentação Ciclo de Krebs ATP ATP ATP Acetil-CoA Cadeia de transporte de elétrons e quimiosmose H2O CO2 Glicólise Ácido pirúvico Glicose NADH NADH Elétrons FERMENTAÇÃORESPIRAÇÃO NADH O2 3 2 1 Conceito-chave Para produzir energia partir da glicose, os micro-organismos utilizam dois processos gerais: a respiração e a fermentação. Ambos os processos normalmente iniciam com a glicólise, mas seguem vias diferentes posteriormente. Uma versão menor desta figura será incluída em outras figuras ao longo do capítulo para indicar as relações das diferentes reações com os processos gerais da respiração e da fermentação. FIGURA FUNDAMENTAL Figura 5.11 Visão geral da respiração e da fermentação Numerações em azul, fáceis de localizar, guiam as etapas de processos complexos, fragmentando-os em partes claras e tornan- do os conceitos mais fáceis de ensinar a aprender. O uso consistente de símbolos e cores permite aos estudantes progredir com confiança de partes familiares de processos ilus- trados para aquelas ainda desconhecidas. Moléculas como o ATP apresentam sempre a mesma forma e cor ao longo de todo o livro. ... os fundamentos da microbiologia Para uma lista completa das Figuras Fundamentais, veja a página xxix.
  14. 14. xiv Oportunidades frequentes para os estudantes testarem sua compreensão... 3. DESENHE Identifique as partes de um microscópio óptico composto na figura abaixo e então desenhe a trajetória percorrida pela luz a par- tir do iluminador até o seu olho. a___________ ___________b ___________d ___________e ___________c Lente ocular Lente objetiva Lente condensadora Diafragma Iluminador é semeada em um meio sólido com a mesma composição, somente as colônias do organismo capaz de utilizar o fenol poderão crescer. Um aspecto admirável dessa técnica é que o fenol normalmente é letal para a maioria das bactérias. TESTE SEU CONHECIMENTO 3Os seres humanos poderiam se desenvolver em um meio quimicamen- te definido, pelo menos em condições de laboratório? 6-8 3Louis Pasteur, nos anos de 1800, poderia ter crescido o vírus da raiva em cultura de células em vez de animais vivos? 6-9 3Que nível de BSL o seu laboratório tem? 6-10 Sistema nervoso periférico (SNP) Sistema nervoso central (SNC) Cérebro Medula espinal Figura 22.1 O sistema nervoso humano. Esta ilustração mostra os sistemas nervosos central e periférico. P A meningite é uma infecção do SNC ou do SNP? OBJETIVOS DO APRENDIZADO 6-8 Diferenciar os meios quimicamente definido e complexo. 6-9 Justificar a utilização dos seguintes itens: técnicas anaeróbicas, células hospedeiras vivas, jarras com velas, meios seletivos e diferenciais e meio de enriquecimento. 6-10 Diferenciar os níveis de biossegurança 1, 2, 3 e 4. Questões de Legenda das Figuras exigem dos estudantes a aplicação dos conceitos apresentados no texto. Novas questões Desenhe dão aos estudantes a oportuni- dade de interagir com as figuras e desenvolver uma melhor compreensão do conteúdo. Respostas sugeridas para essas questões estão disponíveis na seção Respostas, na parte final do livro, e mostram como seria o trabalho real de um estudante. Os números coincidentes em Objetivos do Aprendizado e nas questões Teste seu Conhecimento auxiliam os estudantes a determinar que objetivos eles foram capazes de atingir e aqueles que ainda requerem mais estudo. Novas questões Teste seu Conhecimento aparecem ao final de cada seção importante, fazendo com que os estudantes interajam com o texto e avaliem sua compreensão da seção.
  15. 15. xv 164 Tortora, Funke & Case Neste quadro você encontrará uma série de questões que os agentes de controle de infecção se perguntam quando tentam descobrir a fonte de uma infecção. Tente responder cada questão antes de passar à próxima. 1. No início de março, uma solução intrave- nosa de heparina foi recolhida após pa- cientes de quatro estados ter desenvolvido infecções sanguíneas por Pseudomonas fluorescens. Após examinar a Figura A, você considera que o recolhimento foi eficiente? 2. Três meses após o recolhimento, pacientes em dois estados diferentes desenvolveram infecções sanguíneas. O que é preciso saber? 3. A última exposição à heparina contaminada foi de 84 a 421 dias antes do começo das infecções. Esses pacientes não desenvolve- ram infecções durante o episódio de janeiro a fevereiro. Todos os pacientes tiveram ca- teteres venosos; esses tubos são inseridos em uma veia para administração a longo prazo de soluções concentradas, como dro- gas anticancerosas. Qual é o próximo passo? 4. Investigações locais confirmaram que as clínicas dos pacientes não usavam mais e tinham devolvida a heparina recolhida. Culturas da nova heparina utilizada não re- cuperaram organismos. O que fazer a seguir? 5. Culturas sanguíneas e dos cateteres foram feitas (Figura B). Qual é o resultado mostrado na Figura B? 6. P. fluorescens foi cultivado de 15 pacientes e 17 cateteres. Estes foram os primeiros casos conhecidos de infecções sanguíneas substancialmente retardadas (84 a 421 dias) após exposição a uma solução intravenosa contaminada. Qual foi a fonte das infecções? 7. Microscopia eletrônica de varredura no Centro para Controle e Prevenção de Doenças mostrou que P. fluorescens colonizou o interior dos cateteres pela formação de biofilmes; estudos prévios de microscopia eletrônica indicaram que praticamente todos os cateteres vasculares ficam colonizados por micro-organismos encravados em uma camada de biofilme. A heparina foi descrita como estimulante da formação de biofilme. Por que P. fluorescens causa infecção em uma média de 237 dias após exposição à heparina contaminada? 8. Embora P. fluorescens possa não ter entra- do na circulação sanguínea dos pacientes em quantidades suficientes para causar sintomas na exposição inicial à heparina contaminada, a formação do biofilme per- mitiu às bactérias persistir nos cateteres. As bactérias podem ter proliferado no biofilme, tendo sido retiradas pelas soluções intrave- nosas não contaminadas subsequentes e liberadas na corrente sanguínea, causando finalmente os sintomas. Fonte: adaptado do MMWR 55 (35): 961-963 (8/9/06). FOCO CLÍNICO Do Relatório Semanal de Morbidade e Mortalidade (Morbidity and Mortality Weekly Report) Infecção sanguínea após cateterização 30 25 20 15 10 5 0 Númerodecasos Jan 2005 2006 Fev Mar Heparina recolhida Abr Jul Ago Set Out Abr Figura A Ocorrência de infecções sanguíneas por P. fluorescens em pacientes com cateteres in- travenosos. Iluminado com luz branca Iluminado com luz ultravioleta Figura B. P. fluorescens é um bastonete aeróbi- co gram-negativo que cresce melhor em temperatu- ras de aproximadamente 25 a 30°C e cresce pouco na temperatura de incubação padrão das estufas microbiológicas hospitalares (cerca de 36°C). As bactérias produzem um pigmento que aparece fluo- rescente sob luz ultravioleta. 650 Tortora, Funke & Case Infecções de reservatórios animais transmitidas por contato direto Diagnóstico diferencial é o processo de identificação de uma doença a partir de uma lista de possíveis doenças que se encaixam no painel de informações derivado do exame do paciente. Um diagnóstico diferencial é importante para que se inicie o tratamento e para os estudos laborato- riais. As doenças a seguir devem ser consideradas no diagnóstico diferencial de pacientes com exposição a animais. Por exemplo, uma garota de 10 anos foi hospitalizada depois de apresentar febre (40o C) por 12 dias e dores nas costas por oito dias. As bactérias não puderam ser cultiva- das a partir dos tecidos. Ela apresentou uma história recente de arranhaduras por cão e gato. A paciente se recuperou sem tratamento. Use a tabela para identificar as infecções que poderiam causar esses sintomas. oirótavreseRsamotniSonegótaPaçneoD Modo de transmissão Tratamento DOENÇAS BACTERIANAS Brucelose Brucella spp. Abscesso local; febre ondu- lante Mamíferos de pastejo Contato direto Tetraciclina; estrep- tomicina Antraz Bacillus anthracis Pápula (cutânea); diarreia san- guinolenta (gastrintestinal); choque séptico (inalatório) Solo; grandes mamífe- ros de pastejo Contato direto; inges- tão; inalação Ciprofloxacino; doxi- ciclina Mordidas de animais Pasteurella multocida Infeção local; sepse Bocas dos animais Mordidas de cão/gato Penicilina Febre da mordida do rato Streptobacillus moniliformis, Spirillum minus anilicinePsotaredsadidroMsotaRespeS Doença da arranhadura do gato Bartonella henselae Febre prolongada Gatos domésticos Mordidas ou arranha- duras de gato, pulgas Antibióticos DOENÇAS PARASITÁRIAS Toxoplasmose Toxoplasma gondii Doença branda; uma infecção inicial adquirida durante a gravidez pode ser prejudicial ao feto; doença grave em pa- cientes com Aids Gatos domésticos Ingestão Pirimetamina, sul- fadiazina e ácido folínico DOENÇAS EM FOCO 23.2 Arranhadura infectada da paciente. Os quadros Foco Clínico contêm dados do Morbidity and Mortality Weekly Report (Relatório Semanal de Morbi- dade e Mortalidade) do CDC, na forma de problemas de resolução clínica e questões que auxiliam os estudantes a desenvolver o pensamento crítico. ... e pensarem como clínicos Os estudantes devem tentar responder às questões à medida que analisam o caso clínico, colocando-se no papel de um profissional da saúde. Os quadros Doenças em Foco organizam informações sobre doenças semelhantes e encora- jam os estudantes a pensar como clínicos. Tabelas de doenças estão organi- zadas com base em sintomas si- milares, apresentando informações resumidas de uma forma relevante às situações clínicas Existem 23 quadros Doenças em Foco nesta edição, e 17 deles são novos. Para uma lista completa de tópicos, veja a página xxix.
  16. 16. SUMÁRIO RESUMIDO PARTE UM Fundamentos de Microbiologia 1 O Mundo Microbiano e Você 1 2 Princípios Químicos 26 3 Observando Micro-organismos Através do Microscópio 54 4 Anatomia Funcional de Células Procarióticas e Eucarióticas 76 5 Metabolismo Microbiano 113 6 Crescimento Microbiano 156 7 Controle do Crescimento Microbiano 184 8 Genética Microbiana 210 9 Biotecnologia e DNA Recombinante 246 PARTE DOIS Visão Geral do Mundo Microbiano 10 Classificação dos Micro-organismos 273 11 Procariotos: Domínios Bacteria e Archaea 299 12 Eucariotos: Fungos, Algas, Protozoários e Helmintos 329 13 Vírus, Viroides e Prions 367 PARTE TRÊS Interação entre Micróbio e Hospedeiro 14 Princípios de Doença e Epidemiologia 399 15 Mecanismos Microbianos de Patogenicidade 428 16 Imunidade Inata: Defesas Inespecíficas do Hospedeiro 449 17 Imunidade Adaptativa: Defesas Específicas do Hospedeiro 476 18 Aplicações Práticas da Imunologia 500 19 Distúrbios Associados ao Sistema Imune 522 20 Drogas Antimicrobianas 553 PARTE QUATRO Micro-organismos e Doenças Humanas 21 Doenças Microbianas da Pele e dos Olhos 584 22 Doenças Microbianas do Sistema Nervoso 610 23 Doenças Microbianas dos Sistemas Cardiovascular e Linfático 637 24 Doenças Microbianas do Sistema Respiratório 674 25 Doenças Microbianas do Sistema Digestório 705 26 Doenças Microbianas dos Sistemas Urinário e Reprodutivo 743 PARTE CINCO Microbiologia Ambiental e Aplicada 27 Microbiologia Ambiental 766 28 Microbiologia Industrial e Aplicada 793 Respostas das Questões de Revisão e Múltipla Escolha 813 Apêndice A Vias Metabólicas 835 Apêndice B Expoentes, Notação Exponencial, Logaritmos e Tempo de Geração 841 Apêndice C Métodos para Coleta de Amostras Clínicas 842 Apêndice D Pronúncia de Nomes Científicos 843 Apêndice E Radicais Utilizados em Microbiologia 847 Apêndice F Classificação das Bactérias de Acordo com o Bergey’s Manual 850 Glossário 857 Créditos 873 Índice 877
  17. 17. SUMÁRIO PARTE UM Fundamentos de Microbiologia 1 O Mundo Microbiano e Você 1 Os micróbios em nossas vidas 2 Nomeando e classificando os micro-organismos 2 Nomenclatura 2 Tipos de micro-organismos 3 Classificação dos micro-organismos 6 Uma breve história da microbiologia 6 As primeiras observações 7 O debate sobre a geração espontânea 7 A idade de ouro da microbiologia 8 O nascimento da quimioterapia moderna: sonhos de uma “bala mágica” 12 Progressos recentes na microbiologia 13 Os micróbios e o bem-estar humano 16 Reciclagem de elementos vitais 16 Tratamento de esgotos: utilizando os micróbios para reciclar a água 17 Biorremediação: utilizando micróbios para limpar poluentes 17 Controle de pragas de insetos por micro-organismos 17 Biotecnologia moderna e Tecnologia do DNA recombinante 17 Os micróbios e as doenças humanas 18 Microbiota normal 18 Biofilmes 18 Doenças infecciosas 19 Doenças infecciosas emergentes 19 Resumo para estudo 22 Questões para estudo 23 2 Princípios Químicos 26 A estrutura dos átomos 27 Elementos químicos 27 Configurações eletrônicas 28 Como os átomos formam as moléculas: ligações químicas 28 Ligações iônicas 28 Ligações covalentes 30 Pontes de hidrogênio 31 Peso molecular e mol 32 Reações químicas 32 Energia nas reações químicas 32 Reações de síntese 32 Reações de decomposição 32 Reações de troca 33 Moléculas biológicas importantes 34 A reversibilidade das reações químicas 34 Compostos inorgânicos 34 Água 34 Ácidos, bases e sais 35 Equilíbrio ácido-básico: o conceito de pH 35 Compostos orgânicos 37 Estrutura e química 37 Carboidratos 38 Lipídeos 40 Proteínas 41 Ácidos nucleicos 45 Trifosfato de adenosina (ATP) 47 Resumo para estudo 49 Questões para estudo 51 3 Observando Micro-organismos Através do Microscópio 54 Unidades de medida 55 Microscopia: os instrumentos 55 Microscopia óptica 56 Microscopia de dois fótons 62 Microscopia acústica de varredura 63 Microscopia eletrônica 63 Microscopia de varredura por sonda 65 Preparação de amostras para microscopia óptica 68 Preparando esfregaços para coloração 68
  18. 18. Sumário xix Colorações simples 69 Colorações diferenciais 69 Colorações especiais 71 Resumo para estudo 73 Questões para estudo 74 4 Anatomia Funcional de Células Procarióticas e Eucarióticas 76 A CÉLULA PROCARIÓTICA 77 Comparando as células procarióticas e eucarióticas: visão geral 77 O tamanho, a forma e o arranjo das células bacterianas 77 Estruturas externas da parede celular 79 Glicocálice 79 Flagelos 81 Filamentos axiais 82 Fímbrias e pili 83 A parede celular 84 Composição e características 85 Paredes celulares e mecanismo da coloração de Gram 87 Paredes celulares atípicas 87 Dano à parede celular 88 Estruturas internas à parede celular 89 A membrana plasmática (citoplasmática) 89 O movimento de materiais através das membranas 91 Citoplasma 94 O nucleoide 94 Ribossomos 95 Inclusões 95 Endosporos 96 A CÉLULA EUCARIÓTICA 98 Flagelos e cílios 98 A parede celular e o glicocálice 98 A membrana plasmática (citoplasmática) 100 Citoplasma 100 Ribossomos 101 Organelas 102 O núcleo 102 Retículo endoplasmático 103 Complexo de Golgi 103 Lisossomos 104 Vacúolos 104 Mitocôndrias 104 Cloroplastos 105 Peroxissomos 105 Centrossomo 105 A evolução dos eucariotos 105 Resumo para estudo 108 Questões para estudo 110 Revisão 110 5 Metabolismo Microbiano 113 Reações catabólicas e anabólicas 114 Enzimas 115 Teoria de colisão 115 Enzimas e reações químicas 115 Especificidade e eficiência enzimática 116 Nomenclatura das enzimas 116 Componentes das enzimas 116 O mecanismo da ação enzimática 117 Fatores que influenciam a atividade enzimática 118 Inibição por retroalimentação 120 Ribozimas 121 Produção de energia 121 Reações de oxidação-redução 121 A geração de ATP 122 Vias metabólicas de produção de energia 123 Catabolismo de carboidratos 123 Glicólise 124 Alternativas à glicólise 125 Respiração celular 127 Fermentação 132 Catabolismo dos lipídeos e das proteínas 136 Testes bioquímicos e identificação bacteriana 137 Fotossíntese 140 As reações dependentes de luz: fotofosforilação 140 As reações independentes de luz: o ciclo de Calvin-Benson 140 Um resumo dos mecanismos de produção de energia 141
  19. 19. xx Sumário Diversidade metabólica entre os organismos 142 Fotoautotróficos 143 Foto-heterotróficos 145 Quimioautotróficos 145 Quimio-heterotróficos 145 Vias metabólicas de uso de energia 145 Biossíntese de polissacarídeos 146 Biossíntese de lipídeos 146 Biossíntese de aminoácidos e proteínas 146 Biossíntese de purinas e pirimidinas 147 A integração do metabolismo 147 Resumo para estudo 150 Questões para estudo 153 6 Crescimento Microbiano 156 Fatores necessários para o crescimento 157 Fatores físicos 157 Fatores químicos 160 Biofilmes 162 Meio de cultura 164 Meio quimicamente definido 165 Meio complexo 165 Meios e métodos para o crescimento anaeróbico 166 Técnicas especiais de cultura 167 Meios de cultivo seletivo e diferencial 168 Meios de enriquecimento 169 Obtenção de culturas puras 169 Preservação de culturas bacterianas 170 Crescimento de culturas bacterianas 171 Divisão bacteriana 171 Tempo de geração 171 Representação logarítmica das populações bacterianas 171 Fases do crescimento 172 Medida direta do crescimento microbiano 174 Determinação do número de bactérias por métodos indiretos 178 Resumo para estudo 180 Questões para estudo 181 Pensamento crítico 182 7 Controle do Crescimento Microbiano 184 A terminologia do controle microbiano 185 A taxa de morte microbiana 186 Ações dos agentes de controle microbiano 186 Alteração na permeabilidade da membrana 186 Danos às proteínas e aos ácidos nucleicos 187 Métodos físicos de controle microbiano 187 Calor 188 Filtração 191 Baixas temperaturas 191 Alta pressão 192 Dessecaçâo 192 Pressão osmótica 192 Radiação 192 Métodos químicos de controle microbiano 195 Princípios da desinfecção efetiva 195 Avaliando um desinfetante 195 Tipos de desinfetantes 195 Características e controle microbiano 202 Resumo para estudo 205 Questões para estudo 207 8 Genética Microbiana 210 Estrutura e função do material genético 211 Genótipo e fenótipo 211 DNA e cromossomos 211 O fluxo da informação genética 212 Replicação do DNA 212 RNA e síntese proteica 215 A regulação da expressão gênica bacteriana 221 Repressão e indução 224 O modelo operon de expressão gênica 224 Regulação positiva 225 Mutação: alteração no material genético 226 Tipos de mutações 227 Mutagênicos 229 A frequência de mutação 231 Identificando mutantes 231 Identificando carcinógenos químicos 232
  20. 20. Sumário xxi Transferência genética e recombinação 233 Transformação em bactérias 234 Conjugação em bactérias 236 Transdução em bactérias 237 Plasmídeos e transposons 237 Genes e evolução 241 Resumo para estudo 242 Questões para estudo 244 9 Biotecnologia e DNA Recombinante 246 Introdução à biotecnologia 247 Tecnologia do DNA recombinante 247 Visão geral da tecnologia do DNA recombinante 247 Ferramentas da biotecnologia 247 Seleção 249 Mutação 249 Enzimas de restrição 249 Vetores 250 Reação em cadeia da polimerase 251 Técnicas de engenharia genética 253 Inserção de DNA exógeno nas células 253 Obtenção do DNA 254 Selecionando um clone 256 Fazendo um produto gênico 257 Aplicações da engenharia genética 258 Aplicações terapêuticas 258 O Projeto Genoma Humano 261 Aplicações científicas 261 Aplicações na agricultura 264 Questões de segurança e ética na engenharia genética 268 Resumo para estudo 269 Questões para estudo 271 10 Classificação dos Micro-organismos 273 O estudo das relações filogenéticas 274 Os três domínios 274 A hierarquia filogenética 277 Classificação dos organismos 278 Nomenclatura científica 278 A hierarquia taxonômica 279 Classificação dos procariotos 279 Classificação dos eucariotos 281 Classificação dos vírus 282 Métodos para classificação e identificação de micro-organismos 282 Características morfológicas 284 Coloração diferencial 285 Testes bioquímicos 285 Sorologia 287 Fagotipagem 288 Perfil de ácidos graxos 288 Citometria de fluxo 288 Composição de bases do DNA 288 Fingerprinting de DNA 289 Reação em cadeia da polimerase 290 Hibridização de ácidos nucleicos 291 Unindo os métodos de classificação 293 Resumo para estudo 295 Questões para estudo 296 11 Procariotos: Domínios Bacteria e Archaea 299 Grupos procarióticos 300 DOMÍNIO BACTERIA 302 Proteobactérias 302 As alfa-proteobactérias 303 As beta-proteobactérias 305 As gama-proteobactérias 306 As delta-proteobactérias 312 As epsilon-proteobactérias 312 Bactérias gram-negativas não proteobactérias 313 Cianobactérias (bactérias fotossintéticas oxigênicas) 313 Bactérias fotossintéticas púrpuras e verdes (bactérias fotossintéticas anoxigênicas) 315 Bactérias gram-positivas 315 Firmicutes (bactérias gram-positivas com baixo índice de G + C) 316
  21. 21. xxii Sumário Actinobacteria (bactérias gram-positivas com alto índice de G + C) 320 Planctomycetes 322 Chlamydiae 322 Spirochaetes 322 Bacteroidetes 324 Fusobacteria 324 DOMÍNIO ARCHAEA 325 DIVERSIDADE MICROBIANA 325 Diversidade entre as Archaea 325 Descobertas que ilustram a extensão da diversidade 326 Resumo para estudo 327 Questões para estudo 327 12 Eucariotos: Fungos, Algas, Protozoários e Helmintos 329 Fungos 330 Características dos fungos 331 Filos de fungos de importância médica 333 Doenças causadas por fungos 336 Efeitos econômicos dos fungos 339 Liquens 339 Algas 340 Características das algas 341 Filos selecionados das algas 342 O papel das algas na natureza 344 Protozoários 345 Características dos protozoários 346 Filos de protozoários de importância médica 346 Fungos gelatinosos 351 Helmintos 352 Características dos helmintos 353 Platelmintos 356 Nematodas 358 Artrópodes como vetores 361 Resumo para estudo 363 Questões para estudo 365 13 Vírus, Viroides e Prions 367 Características gerais dos vírus 368 Espectro de hospedeiros 368 Tamanho dos vírus 369 Estrutura viral 370 Ácido nucleico 371 Capsídeo e envelope 372 Morfologia geral 373 Taxonomia dos vírus 373 Isolamento, cultivo e identificação de vírus 374 O cultivo de bacteriófagos em laboratório 374 O cultivo de vírus animais em laboratório 377 Identificação viral 379 Multiplicação viral 379 Multiplicação de bacteriófagos 379 Multiplicação de vírus animais 382 Vírus e câncer 389 Transformação de células normais em células tumorais 390 Vírus de DNA oncogênicos 391 Vírus de RNA oncogênicos 391 Infecções virais latentes 392 Infecções virais persistentes 392 Prions 392 Vírus de plantas e viroides 393 Resumo para estudo 395 Questões para estudo 397 14 Princípios de Doença e Epidemiologia 399 Patologia, infecção e doença 400 Microbiota normal 400 Relações entre a microbiota normal e o hospedeiro 401 Micro-organismos oportunistas 403 Cooperação entre micro-organismos 404 Etiologia das doenças infecciosas 404 Postulados de Koch 404
  22. 22. Sumário xxiii Exceções aos postulados de Koch 404 Classificação das doenças infecciosas 406 Ocorrência de uma doença 406 Gravidade e duração de uma doença 406 Extensão do envolvimento do hospedeiro 407 Padrões de doença 407 Fatores predisponentes 408 Desenvolvimento da doença 408 Disseminação da infecção 409 Reservatórios de infecção 409 Transmissão de doenças 409 Infecções nosocomiais (adquiridas em hospitais) 413 Micro-organismos no hospital 413 Hospedeiro comprometido 414 Cadeia de transmissão 415 Controle das infecções nosocomiais 416 Doenças infecciosas emergentes 416 Epidemiologia 418 Epidemiologia descritiva 419 Epidemiologia analítica 419 Epidemiologia experimental 420 Notificação de casos 420 O Centro de Controle e Prevenção de Doenças (CDC) 420 Resumo para estudo 423 Questões para estudo 425 15 Mecanismos Microbianos de Patogenicidade 428 Como os micro-organismos infectam o hospedeiro 429 Portas de entrada 429 As portas de entrada preferenciais 429 Números de micro-organismos invasores 429 Aderência 431 Como os patógenos bacterianos ultrapassam as defesas do hospedeiro 432 Cápsulas 432 Componentes da parede celular 432 Enzimas 432 Variação antigênica 433 Penetração no citoesqueleto das células do hospedeiro 433 Como os patógenos bacterianos danificam as células do hospedeiro 434 Utilizando os nutrientes do hospedeiro: sideróforos 434 Dano direto 434 A produção de toxinas 434 Plasmídeos, lisogenia e patogenicidade 439 Propriedades patogênicas dos vírus 441 Mecanismos virais para evasão das defesas do hospedeiro 441 Efeitos citopáticos dos vírus 441 Propriedades patogênicas de fungos, protozoários, helmintos e algas 442 Fungos 443 Protozoários 443 Helmintos 444 Algas 444 Portas de saída 444 Resumo para estudo 445 Questões para estudo 447 16 Imunidade Inata: Defesas Inespecíficas do Hospedeiro 449 PRIMEIRA LINHA DE DEFESA: PELE E MEMBRANAS MUCOSAS 450 Conceito de imunidade 450 Fatores físicos 451 Fatores químicos 453 Microbiota normal e imunidade inata 453 SEGUNDA LINHA DE DEFESA 454 Elementos constituintes do sangue 454 Sistema linfático 456 Fagócitos 457 Ações das células fagocíticas 457 Mecanismo da fagocitose 458 Evasão microbiana da fagocitose 459 Inflamação 460 Vasodilatação e aumento da permeabilidade vascular 460
  23. 23. xxiv Sumário Migração de fagócitos e fagocitose 462 Reparo tecidual 462 Febre 463 Substâncias antimicrobianas 463 Sistema complemento 463 Interferons 468 Proteínas de ligação ao ferro 470 Peptídeos antimicrobianos 470 Resumo para estudo 472 Questões para estudo 474 17 Imunidade Adaptativa: Defesas Específicas do Hospedeiro 476 Sistema imune adaptativo 477 Natureza dupla do sistema imune adaptativo 477 Imunidade humoral 477 Imunidade celular 477 Antígenos e anticorpos 478 A natureza dos antígenos 478 A natureza dos anticorpos 479 Células B e imunidade humoral 481 Seleção clonal de células produtoras de anticorpos 482 Diversidade de anticorpos 484 Ligação antígeno-anticorpo e suas consequências 484 Células T e imunidade celular 486 Classes de células T 487 Células T auxiliares (células T CD4+ ) 487 Células T citotóxicas (células T CD8+ ) 488 Células T reguladoras 489 Células apresentadoras de antígeno (APCs) 489 Células dendríticas 490 Macrófagos 490 Morte extracelular pelo sistema imune 491 Citotoxicidade celular dependente de anticorpo 491 Citocinas: mensageiros químicos das células imunológicas 491 Memória imunológica 493 Tipos de imunidade adaptativa 494 Resumo para estudo 497 Questões para estudo 498 18 Aplicações Práticas da Imunologia 500 Vacinas 501 Princípios e efeitos da vacinação 501 Tipos de vacinas e suas características 501 O desenvolvimento de novas vacinas 504 Segurança das vacinas 506 Imunodiagnóstico 507 Testes diagnósticos com base imunológica 507 Anticorpos monoclonais 507 Reações de precipitação 509 Reações de aglutinação 510 Reações de neutralização 512 Reações de fixação do complemento 512 Técnicas de anticorpos fluorescentes 513 Ensaio imunossorvente ligado à enzima (ELISA) 514 Western blotting (immunoblotting) 516 O futuro da terapêutica e do diagnóstico imunológicos 516 Resumo para estudo 519 Questões para estudo 520 19 Distúrbios Associados ao Sistema Imune 522 Hipersensibilidade 523 Reações tipo I (anafiláticas) 523 Reações tipo II (citotóxicas) 526 Reações tipo III (imunocomplexos) 528 Reações tipo IV (celulares tardias) 529 Doenças autoimunes 532 Reações autoimunes citotóxicas 532 Reações autoimunes por imunocomplexos 532 Reações autoimunes mediadas por células 532 Reações relacionadas ao complexo do antígeno leucocitário humano (HLA) 533 Reações aos transplantes 534 Imunossupressão 536 O sistema imune e o câncer 537 Imunoterapia do câncer 538 Imunodeficiências 538 Imunodeficiências congênitas 538
  24. 24. Sumário xxv Imunodeficiências adquiridas 538 Síndrome da imunodeficiência adquirida (Aids) 539 A origem da Aids 540 Infecção por HIV 540 Métodos diagnósticos 545 Transmissão do HIV 545 Aids no mundo 546 Prevenção e tratamento da Aids 547 A epidemia da Aids e a importância da pesquisa científica 548 Resumo para estudo 549 Questões para estudo 551 20 Drogas Antimicrobianas 553 A história da quimioterapia 554 A descoberta de antibióticos hoje 554 O espectro de atividade antimicrobiana 555 Ação das drogas antimicrobianas 555 Inibição da síntese de parede celular 556 Inibição da síntese proteica 556 Dano à membrana plasmática 558 Inibição da síntese de ácidos nucleicos 558 Inibição da síntese de metabólitos essenciais 558 Análise das drogas antimicrobianas comumente utilizadas 559 Antibióticos antibacterianos: inibidores da síntese de parede celular 559 Antibióticos antimicobacterianos 563 Inibidores da síntese proteica 563 Dano à membrana plasmática 566 Inibidores da síntese de ácidos nucleicos (DNA/RNA) 567 Inibidores competitivos da síntese de metabólitos essenciais 567 Drogas antifúngicas 567 Drogas antivirais 569 Drogas anti-helmínticas e antiprotozoóticas 571 Testes para orientar a quimioterapia 572 Métodos de difusão 572 Testes de diluição em meio líquido 572 Resistência a drogas antimicrobianas 573 Mecanismo de resistência 574 Uso inadequado de antibióticos 575 Custo e prevenção da resistência 576 Uso seguro dos antibióticos 576 Efeitos da combinação de drogas 578 O futuro dos agentes quimioterápicos 578 Peptídeos antimicrobianos 578 Agentes antissenso 579 Resumo para estudo 580 Questões para estudo 582 21 Doenças Microbianas da Pele e dos Olhos 584 Estrutura e função da pele 585 Membranas mucosas 585 Microbiota normal da pele 585 Doenças microbianas da pele 586 Doenças bacterianas da pele 586 Doenças virais da pele 595 Doenças fúngicas da pele e das unhas 600 Infestações parasitárias da pele 602 Doenças microbianas dos olhos 603 Inflamação das membranas dos olhos: conjuntivite 603 Doenças bacterianas dos olhos 603 Outras doenças infecciosas dos olhos 605 Resumo para estudo 606 Questões para estudo 608 22 Doenças Microbianas do Sistema Nervoso 610 Estrutura e função do sistema nervoso 611 Doenças bacterianas do sistema nervoso 611 Meningite bacteriana 612 Tétano 615 Botulismo 616 Lepra 619 Doenças virais do sistema nervoso 620 Poliomielite 620
  25. 25. xxvi Sumário Raiva 622 Encefalite por arbovírus 624 Doenças fúngicas do sistema nervoso 626 Meningite por Cryptococcus neoformans (criptococose) 626 Doenças protozoóticas do sistema nervoso 627 Tripanossomíase africana 627 Meningoencefalite amebiana 629 Doenças do sistema nervoso causadas por prions 629 Encefalopatia espongiforme bovina e doença de Creutzfeldt-Jakob variante 631 Doenças causadas por agentes não identificados 633 Síndrome da fadiga crônica 633 Resumo para estudo 633 Questões para estudo 635 23 Doenças Microbianas dos Sistemas Cardiovascular e Linfático 637 Estrutura e função dos sistemas cardiovascular e linfático 638 Doenças bacterianas dos sistemas cardiovascular e linfático 638 Sepse e choque séptico 639 Infecções bacterianas do coração 641 Febre reumática 641 Tularemia 642 Brucelose (febre ondulante) 643 Antraz 645 Gangrena 646 Doenças sistêmicas causadas por mordidas e arranhões 646 Doenças transmitidas por vetores 648 Doenças virais dos sistemas cardiovascular e linfático 655 Linfoma de Burkitt 655 Mononucleose infecciosa 656 Outras doenças e vírus Epstein-Barr 657 Infecções por citomegalovírus 658 Febre de chikungunya 658 Febres hemorrágicas virais clássicas 658 Febres hemorrágicas virais emergentes 659 Doenças protozoóticas dos sistemas cardiovascular e linfático 660 Doença de Chagas (tripanossomíase americana) 661 Toxoplasmose 661 Malária 663 Leishmaniose 665 Babesiose 666 Doenças helmínticas dos sistemas cardiovascular e linfático 666 Esquistossomose 666 Dermatite do nadador 667 Resumo para estudo 669 Questões para estudo 671 24 Doenças Microbianas do Sistema Respiratório 674 Estrutura e função do sistema respiratório 675 Microbiota normal do sistema respiratório 675 DOENÇAS MICROBIANAS DO TRATO RESPIRATÓRIO SUPERIOR 676 Doenças bacterianas do trato respiratório superior 677 Faringite estreptocócica 677 Febre escarlate/escarlatina 677 Difteria 677 Otite média 679 Doenças virais do trato respiratório superior 679 Resfriado comum 679 DOENÇAS MICROBIANAS DO TRATO RESPIRATÓRIO INFERIOR 680 Doenças bacterianas do trato respiratório inferior 680 Coqueluche (tosse comprida) 680 Tuberculose 682 Pneumonias bacterianas 685 Melioidose 690 Doenças virais do trato respiratório inferior 692 Pneumonia viral 692 Vírus sincicial respiratório (RSV) 692 Influenza (gripe) 692 Doenças fúngicas do trato respiratório inferior 695 Histoplasmose 695 Coccidioidomicose 696 Pneumonia por Pneumocystis 697
  26. 26. Sumário xxvii Blastomicose (blastomicose norte-americana) 697 Outros fungos envolvidos em doenças respiratórias 697 Resumo para estudo 700 Questões para estudo 702 25 Doenças Microbianas do Sistema Digestório 705 Estrutura e função do sistema digestório 706 Microbiota normal do sistema digestório 706 Doenças bacterianas da boca 707 Cáries dentárias (decaimento dentário) 707 Doença periodontal 709 Doenças bacterianas do sistema digestório inferior 710 Intoxicação alimentar estafilocócica (enterotoxicose estafilocócica) 711 Shigelose (disenteria bacilar) 712 Salmonelose (gastrenterite por Salmonella) 712 Febre tifoide 714 Cólera 716 Vibriões não coléricos 717 Gastrenterite por Escherichia coli 717 Gastrenterites por Campylobacter 718 Úlcera péptica por Helicobacter 718 Gastrenterite por Yersinia 720 Gastrenterite por Clostridium perfringens 720 Diarreia associada ao Clostridium difficile 720 Gastrenterite por Bacillus cereus 720 Doenças virais do sistema digestório 721 Caxumba 721 Hepatite 721 Gastrenterite viral 728 Doenças fúngicas do sistema digestório 729 Intoxicação por ergot 730 Intoxicação por aflatoxina 730 Doenças protozoóticas do sistema digestório 730 Giardíase 730 Criptosporidiose 731 Infecção diarreica por Cyclospora 731 Disenteria amebiana (amebíase) 731 Doenças helmínticas do sistema digestório 732 Teníases 732 Hidatidose 733 Nematódeos 734 Resumo para estudo 738 Questões para estudo 741 26 Doenças Microbianas dos Sistemas Urinário e Reprodutivo 743 Estrutura e função do sistema urinário 744 Estrutura e função do sistema reprodutivo 744 Microbiota normal dos sistemas urinário e reprodutivo 745 DOENÇAS DO SISTEMA URINÁRIO 746 Doenças bacterianas do sistema urinário 746 Cistite 746 Pielonefrite 746 Leptospirose 746 DOENÇAS DO SISTEMA REPRODUTIVO 747 Doenças bacterianas do sistema reprodutivo 747 Gonorreia 747 Uretrite não gonocócica 750 Doença inflamatória pélvica (DIP) 751 Sífilis 752 Linfogranuloma venéreo (LGV) 755 Cancroide (cancro mole) 756 Vaginose bacteriana 756 Doenças virais do sistema reprodutivo 757 Herpes genital 757 Verrugas genitais 758 Aids 758 Doenças fúngicas do sistema reprodutivo 758 Candidíase 758 Protozoose do sistema reprodutivo 760 Tricomoníase 760 Painel de testes Torch 760 Resumo para estudo 762 Questões para estudo 764
  27. 27. xxviii Sumário 27 Microbiologia Ambiental 766 Diversidade microbiana e habitats 767 Simbiose 767 Microbiologia do solo e ciclos biogeoquímicos 768 Ciclo do carbono 768 Ciclo do nitrogênio 770 Ciclo do enxofre 772 Vida sem a luz solar 773 Ciclo do fósforo 774 Degradação de produtos químicos sintéticos no solo e na água 775 Microbiologia aquática e tratamento de esgoto 776 Micro-organismos aquáticos 776 Papel dos micro-organismos na qualidade da água 778 Tratamento de água 782 Tratamento de esgoto (águas residuais) 783 Resumo para estudo 789 Questões para estudo 791 28 Microbiologia Industrial e Aplicada 793 Microbiologia dos alimentos 794 Alimentos e doenças 794 Alimentos enlatados industrialmente 794 Empacotamento asséptico 795 Radiação e preservação de alimentos industriais 796 Preservação de alimentos por alta pressão 797 Papel dos micro-organismos na produção de alimentos 797 Microbiologia industrial 800 Tecnologia das fermentações 802 Produtos industriais 804 Fontes alternativas de energia que utilizam micro-organismos 806 Biocombustíveis 807 Microbiologia industrial e o futuro 808 Resumo para estudo 809 Questões para estudo 810 Respostas das questões de revisão e múltipla escolha 813 Apêndice A Vias metabólicas 835 Apêndice B Expoentes, notação exponencial, logaritmos e tempo de geração 841 Apêndice C Métodos para coleta de amostras clínicas 842 Apêndice D Pronúncia de nomes científicos 843 Apêndice E Radicais utilizados em microbiologia 847 Apêndice F Classificação das bactérias de acordo com o Bergey’s Manual 850 Glossário 857 Créditos 873 Índice 877
  28. 28. FIGURAS FUNDAMENTAIS Figura 2.16 A estrutura do DNA 48 Figura 3.2 Tamanhos e resoluções 58 Figura 4.6 A estrutura de uma célula procariótica 80 Figura 5.11 Uma visão geral da respiração e da fermentação 125 Figura 6.15 A curva de crescimento bacteriano 173 Figura 7.1 Uma curva de morte microbiana 187 Figura 8.2 O fluxo da informação genética 213 Figura 9.1 Um procedimento típico de engenharia genética 248 Figura 10.1 O sistema dos três domínios 275 Figura 13.15 Replicação de um vírus animal contendo DNA 386 Figura 14.3 Postulados de Koch 405 Figura 15.4 Exotoxinas e endotoxinas 435 Figura 15.9 Mecanismos microbianos de patogenicidade 445 Figura 16.7 O mecanismo da fagocitose 458 Figura 16.9 Consequências da ativação do complemento 464 Figura 17.19 A natureza dupla do sistema imune adaptativo 496 Figura 18.2 A produção de anticorpos monoclonais 508 Figura 19.16 A progressão da infecção pelo HIV 543 Figura 20.2 Principais modos de ação das drogas antimicrobianas 556 Figura 20.20 Resistência a antibióticos 575 FOCO CLÍNICO Tuberculose humana – cidade de Nova Iorque 144 Infecção sanguínea após cateterização 164 Infecção após a injeção de esteroides 201 Rastreando o vírus do Oeste do Nilo (WNV, de West Nile virus) 223 Norovírus – quem é o responsável pelo surto? 266 A causa mais frequente da diarreia recreacional aquática 355 Influenza: cruzando a barreira de espécies 370 Infecções nosocomiais 422 Inflamações oculares 440 Um problema de saúde mundial 505 Um exantema tardio 531 Antibióticos na ração animal estão ligados a doenças em seres humanos 577 Infecções nos ginásios 593 Uma doença neurológica 625 Uma criança doente 644 Surto 691 Uma infecção alimentar 715 Sobrevivência do mais forte 751 Biossensores: bactérias que detectam poluentes e patógenos 780 APLICAÇÕES DA MICROBIOLOGIA Projeto de jeans: feito por micróbios? 3 Biorremediação – bactérias limpando a poluição 33 O que é este limo? 57 Por que os microbiologistas estudam os cupins? 107 O que é fermentação? 135 Mortalidade em massa de mamíferos marinhos preocupa a microbiologia veterinária 283 As bactérias e o sexo dos insetos 307 Coleta de soro 467 Interleucina-12: a próxima “bala mágica”? 493 Proteção contra o bioterrorismo 649 Uma fonte segura de sangue 727 De doenças de plantas a xampus e molhos para saladas 801 DOENÇAS EM FOCO 21.1: Erupções maculares 589 21.2: Erupções vesiculares e pustulares 590 21.3: Vermelhidão em placas e condições semelhantes a espinhas 592 21.4: Doenças microbianas oculares 604 22.1: Meningite e encefalite 617 22.2: Tipos de encefalites arbovirais 628 22.3: Doenças microbianas com sintomas neurológicos ou paralisia 632 23.1: Infecções de reservatórios humanos 643 23.2: Infecções de reservatórios animais transmitidas por contato Direto 650 23.3: Infecções transmitidas por vetores 651 23.4: Febres hemorrágicas virais 660 23.5: Infecções transmitidas pelo solo e pela água 668 24.1: Doenças microbianas do trato respiratório superior 681 24.2: Pneumonias bacterianas comuns 687 24.3: Doenças microbianas do trato respiratório inferior 699 25.1: Doenças da boca 710 25.2: Doenças bacterianas do sistema digestório inferior 722 25.3: Características das hepatites virais 724 25.4: Doenças virais do sistema digestório 729 25.5: Doenças fúngicas, protozoóticas e helmínticas do sistema digestório inferior 734 26.1: Doenças bacterianas do sistema urinário 748 26.2: Características dos tipos mais comuns de vaginites e vaginoses 759 26.3: Doenças microbianas do sistema reprodutivo 761 DESTAQUES
  29. 29. 1 O Mundo Microbiano e Você O tema central deste livro-texto é a relação entre os micróbios (organismos muito pequenos que em geral somente podem ser visualizados com o uso de um microscópio) e nossas vidas. Essa relação não envolve somente os efeitos prejudiciais de certos micro-organismos, como doenças e deterio- ração dos alimentos, mas também seus efeitos benéficos. Neste capítulo, apresentaremos de que forma os micróbios afetam as nossas vidas. Eles têm sido estudados continuamente, como será visto na história resumida sobre a microbiologia que inicia este capítulo. Então discutiremos a gran- de diversidade de micro-organismos e sua importância ecológica na manutenção do equilíbrio do ambiente pela reciclagem dos elementos químicos, como o carbono e o nitrogênio, entre o solo, os organismos e a atmosfera. Examinaremos também como os micróbios são utilizados em aplicações comerciais e industriais para produzir alimentos, químicos e drogas (como antibióticos), e também para o tratamento de detritos, o controle de pestes e a limpeza de poluentes. Finalmente, discutire- mos o papel dos micróbios como agentes causadores de doenças como a gripe aviária, a encefalite do oeste do Nilo, a doença da “vaca louca”, a diarreia, a febre hemorrágica e a Aids. SOB O MICROSCÓPIO Bactérias sobre a língua. A maioria das bactérias descobertas na boca é inofensiva. Os comerciais anunciam que as bactérias e os vírus estão em toda a parte da sua casa e que você deve comprar produtos de limpeza anti- bacterianos.Você realmente deveria fazer isto? Procure pela resposta neste capítulo. P&R
  30. 30. 2 Tortora, Funke & Case Os micróbios em nossas vidas OBJETIVO DO APRENDIZADO 1-1 Citar várias maneiras pelas quais os micróbios afetam nossas vidas. Para muitas pessoas, as palavras germe e micróbio representam um grupo de criaturas minúsculas que não se encaixam muito bem nas categorias de uma pergunta antiga: “É um animal, vegetal ou mine- ral?” Os micróbios, também chamados de micro-organismos, são formas de vida diminuta individualmente muito pequenas para se- rem vistas a olho nu. O grupo inclui bactérias (Capítulo 11), fungos (leveduras e fungos filamentosos), protozoários e algas microscó- picas (Capítulo 12). Neste grupo também estão os vírus, entidades acelulares algumas vezes consideradas a fronteira entre seres vivos e não vivos (Capítulo 13). Você será apresentado a cada um desses grupos de micróbios em breve. Tendemos a associar estes pequenos organismos somente a doenças graves como a Aids, as infecções desagradáveis, ou incon- venientes comuns como a deterioração de alimentos. Contudo, a maioria dos micro-organismos contribui de modo essencial na ma- nutenção do equilíbrio dos organismos vivos e dos elementos quí- micos no nosso ambiente. Micro-organismos marinhos e de água doce constituem a base da cadeia alimentar em oceanos, lagos e rios. Micróbios do solo ajudam a degradar detritos e incorporam nitrogênio gasoso do ar em compostos orgânicos, reciclando assim os elementos químicos entre o solo, a água, os seres vivos e o ar. Certos micróbios têm um papel fundamental na fotossíntese, um processo gerador de oxigênio e alimento 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 de algumas vitaminas que seus corpos requerem, incluindo algumas vitaminas do complexo B, para o metabolismo, e vitamina K, para a coagula- ção do sangue. Os micro-organismos também possuem muitas aplicações comerciais, sendo usados na síntese de produtos químicos como vitaminas, ácidos orgânicos, enzimas, alcoóis e muitas drogas. Os processos pelos quais os micróbios produzem acetona e butanol foram descobertos 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 ace- tona foi muito importante para a fabricação de cordite (uma forma de pólvora sem fumaça utilizada em munições). A descoberta de Weizmann teve um papel significativo no resultado da guerra. A indústria de alimentos também usa micróbios para produzir vinagre, chucrute, picles, bebidas alcoólicas, azeitonas verdes, mo- lho de soja, manteiga, queijos, iogurte e pão. Além disso, enzimas produzidas por micróbios podem ser manipuladas de modo que os micróbios produzam substâncias que normalmente não sinteti- zariam. Estas substâncias incluem celulose, digestivos e compostos para limpeza de tubulações, além de substâncias de grande impor- tância terapêutica como a insulina. As enzimas microbianas podem até mesmo ter ajudado a produzir o seu jeans favorito (veja o qua- dro na página ao lado). Apesar de apenas uma minoria dos micro-organismos ser pa- togênica (causadora de doenças), o conhecimento prático sobre os micróbios é necessário para a medicina e as ciências relacionadas à saúde. Por exemplo, os funcionários de hospitais devem ser capazes de proteger os pacientes de micróbios comuns, que normalmente são inofensivos, mas podem ser nocivos para pessoas doentes e de- bilitadas. Atualmente sabemos que os micro-organismos são encon- trados em quase todos os lugares. Há até pouco tempo, antes da invenção do microscópio, os micróbios eram desconhecidos para os cientistas. Milhares de pessoas morreram devido a epidemias devastadoras, cujas causas não eram conhecidas. Famílias inteiras morreram porque as vacinas e os antibióticos não estavam disponí- veis para combater as infecções. Podemos ter uma ideia de como nossos conceitos atuais sobre microbiologia se desenvolveram observando alguns dos marcos históricos da microbiologia que modificaram as nossas vidas. Pri- meiro, contudo, iremos observar os principais grupos microbianos e como os micro-organismos são nomeados e classificados. TESTE SEU CONHECIMENTO 3Descreva algumas das ações benéficas e maléficas dos micróbios. 1-1* Nomeando e classificando os micro-organismos OBJETIVOS DO APRENDIZADO 1-2 Reconhecer o sistema de nomenclatura científica que utiliza dois nomes: um gênero e um epíteto específico. 1-3 Diferenciar as principais características de cada grupo de micro-organismo. 1-4 Listar os três domínios microbianos. Nomenclatura O sistema de nomenclatura (nomeação) para organismos em uso atualmente foi estabelecido em 1735 por Carolus Linnaeus. Os no- mes científicos são latinizados porque o latim era a língua tradi- cionalmente utilizada pelos estudantes. A nomenclatura científica designa para cada organismo dois nomes – o gênero é o primei- ro nome, sendo sempre iniciado com letra maiúscula; o segundo nome é o epíteto específico (nome das espécies), escrito sempre em letra minúscula. O organismo é designado pelos dois nomes, o gênero e o epíteto específico, e ambos são escritos em itálico ou su- blinhados. Por convenção, após um nome científico ter sido men- cionado uma vez, ele pode ser abreviado com a inicial do gênero seguida 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, considere o Staphylococcus aureus, uma bactéria comumente encontrada na pele humana. Staphylo descreve o arranjo em cacho das células desta bactéria; coccus indi- ca que as células têm a forma semelhante a esferas. O epíteto especí- fico, aureus, significa ouro em latim, a cor de muitas colônias dessa bactéria. A Tabela 1.1 contém mais exemplos. As basctérias do gê- * Os números em laranja logo após as perguntas de TESTE SEU CONHECIMEN- TO se referem aos OBJETIVOS DO APRENDIZADO correspondentes.
  31. 31. Microbiologia 3 nero Escherichia coli foram nomeadas em homenagem ao cientista Theodor Escherich, enquanto o epíteto específico, coli, lembra-nos que a E. coli vive no colo ou intestino grosso. TESTE SEU CONHECIMENTO 3Diferencie um gênero de um epíteto específico. 1-2 Tipos de micro-organismos A classificação e a identificação de micro-organismos são discuti- das no Capítulo 10. Aqui apresentaremos uma visão geral dos prin- cipais grupos. Bactérias Bactérias (do latim, bacteria, singular: bacterium) são organismos relativamente simples e de uma única célula (unicelulares). Como O jeans azul de brim tem se tornado cada vez mais popular desde que Levi Strauss e Jacob Davis fizeram a primeira calça jeans para os mineradores de ouro da Califór- nia em 1873. Atualmente, as companhias que fabricam os jeans azuis estão voltando-se para a microbiologia para desenvolver métodos de produção ambientalmente seguros, que minimi- zem os resíduos tóxicos e os custos associados com o tratamento destes resíduos. Além disso, os métodos microbiológicos podem providenciar matéria-prima renovável abundante. Stone Washing? Um brim mais maleável, chamado de Stone- -washed, foi introduzido na década de 1980. O tecido não é realmente lavado com pedras. En- zimas, chamadas de celulases, produzidas pelo fungo Trichoderma, são usadas para digerir parte da celulose do algodão, portanto amaciando- -o. Ao contrário de muitas reações químicas, as enzimas em geral atuam em temperaturas e pHs seguros. Além disso, as enzimas são proteínas, sendo portanto facilmente degradadas para re- moção do esgoto doméstico. Tecido A produção de algodão requer grandes exten- sões de terra e enormes quantidades de pesti- cidas e fertilizantes, e o rendimento da colheita depende do clima. Contudo, as bactérias podem produzir algodão e poliéster com menos impacto ambiental. Gluconacetobacter xylinus produz celulose ligando unidades de glicose em cadeias simples na membrana externa da parede celular bacteriana. As microfibrilas de celulose são ex- pulsas através de poros na membrana externa, e pacotes de microfibrilas são entrelaçados nas tiras. Branqueamento O peróxido é um agente branqueador mais se- guro que o cloro e pode ser facilmente removido do tecido e do esgoto doméstico por enzimas. Os pesquisadores da Novo Nordisk Biotech clo- naram um gene de peroxidase de cogumelo em leveduras e cresceram as leveduras em condi- ções de máquina de lavar. As leveduras que so- breviveram foram selecionadas como produtoras de peroxidase. Índigo A síntese química de índigo azul-escuro requer um pH elevado e produz resíduos que explodem em contato com o ar. Contudo, uma companhia de biotecnologia da Califórnia, a Genencor, desenvolveu um método para produzir índigo utilizando bactérias. Nos laboratórios da Genen- cor, os pesquisadores introduziram o gene de uma bactéria do solo, Pseudomonas putida, res- ponsável pela conversão do indol (subproduto bacteriano formado a partir da degradação do triptofano) em índigo dentro da bactéria Escheri- chia coli, que ficou azul. Plástico Os micro-organismos podem até mesmo pro- duzir zíperes plásticos e material de embalagem para os jeans. Cerca de 25 bactérias produzem grânulos de inclusão de poliidroxialcanoato (PHA) como reserva alimentar. PHAs são si- milares aos plásticos co- muns e, por serem pro- duzidos por bactérias, também são facilmente degradados por muitas bactérias. PHAs podem representar um material biodegradável alterna- tivo para substituir o plástico convencional, feito a partir de petróleo. APLICAÇÕES DA MICROBIOLOGIA Projeto de jeans: feito por micróbios? A bactéria E. coli produz índigo a partir de triptofano. Bacteria E. coli produtora de índigo. µ0,3 m MET
  32. 32. 4 Tortora, Funke & Case o material genético não é envolto por uma membrana nuclear, as células bactérias são chamadas de procariotos, palavra grega sig- nificando pré-núcleo. Os procariotos incluem as bactérias e as ar- quibactérias. As células bacterianas apresentam uma entre as várias for- mas possíveis. Os bacilos (em forma de bastão), ilustrado na Fi- gura 1.1a, os cocos (esféricos ou ovoides) e os espirilos (em forma de saca-rolha ou curvados) estão entre as formas mais comuns, mas algumas bactérias apresentam forma de estrela ou quadrada (veja as Figuras 4.1 a 4.5, nas páginas 78 e 79). As bactérias podem formar pares, cadeias, grupos ou outros agrupamentos; tais for- mações geralmente são características de um gênero particular ou uma espécie de bactérias. As bactérias são envolvidas por uma parede celular que é praticamente composta por um complexo de carboidrato e pro- teína chamado de peptideoglicano. (Por comparação, a celulose é a principal substância das paredes celulares de plantas e algas.) As bactérias geralmente se reproduzem por divisão em duas células iguais; esse processo é chamado de fissão binária. Para a sua nutri- ção, a maioria das bactérias usa compostos orgânicos encontrados na natureza derivados de organismos vivos ou mortos. Algumas bactérias podem fabricar o seu próprio alimento por fotossíntese, e algumas obtêm seu alimento a partir de compostos inorgânicos. Muitas bactérias podem “nadar” usando apêndices de movimento chamados de flagelos. (Para uma discussão completa sobre bacté- rias, veja o Capítulo 11.) Archaea Como as bactérias, as arquibactérias são células procarióticas, porém, quando possuem paredes celulares, estas não são com- postas por peptideoglicano. As arquibactérias, frequentemente encontradas em ambientes extremos, são divididas em três grupos principais. As metanogênicas produzem metano como resultado da respiração. As halofílicas extremas (halo = sal; filo = amigo) vi- vem em ambientes muito salinos, como o “Great Salt Lake” e o Mar Morto. As termofílicas extremas (termo = quente) vivem em águas sulfurosas e quentes, como as fontes termais do Parque Na- cional Yellowstone. As arquibactérias não são conhecidas como causadoras de doenças em humanos. Fungos Os fungos são eucariotos, organismos que possuem um núcleo definido, que contém o material genético (DNA), envolto por um envelope especial chamado de membrana nuclear. Os organismos do Reino dos Fungos podem ser unicelulares ou multicelulares (veja o Capítulo 12, página 330). Os maiores fungos multicelu- lares, como os cogumelos, podem parecer algumas vezes com plantas, mas não realizam fotossíntese, característica da maioria das plantas. Os fungos verdadeiros têm parede celular composta principalmente por uma substância chamada de quitina. As for- mas unicelulares dos fungos, as leveduras, são micro-organismos ovais que são maiores que as bactérias. Os fungos mais típicos são os bolores (fungos filamentosos, Figura 1.1b). Os bolores formam massas visíveis chamadas de micélios, compostas de longos fila- mentos (hifas) que se ramificam e se entrelaçam. Os crescimentos cotonosos (semelhantes ao algodão) que algumas vezes são vistos sobre o pão e as frutas são micélios de fungos. Os fungos podem se reproduzir sexuada e assexuadamente. Eles obtêm a alimenta- ção por meio da absorção de soluções de matéria orgânica presen- te no ambiente, que pode ser o solo, a água do mar, a água doce, um animal ou uma planta hospedeira. Os organismos conheci- dos como fungos gelatinosos apresentam características tanto de fungos quanto de amebas. Eles serão discutidos em detalhes no Capítulo 12. Protozoários Os protozoários (do latim, protozoa, singular: protozoan) são mi- cróbios unicelulares eucarióticos (veja o Capítulo 12, página 345). Os protozoários se movimentam por meio de pseudópodes, flage- los ou cílios. As amebas (Figura 1.1c) movimentam-se usando ex- tensões dos seus citoplasmas chamadas de pseudópodes (falsos pés). Outros protozoários possuem longos flagelos ou numerosos apên- Familiarizando-se com os nomes científicosTabela 1.1 Use o guia de raízes das palavras do Apêndice E para descobrir o significado de cada nome. Ele não parecerá tão estranho se você traduzi-lo. Quando encontrar um novo nome, pratique falando-o em voz alta. A pronúncia exata não é tão importante quanto a familiaridade com os nomes. Os guias para a pronúncia são apresentados no Apêndice D. Os exemplos de nomes microbianos a seguir podem ser encontrados na imprensa popular e no laboratório. Fonte do nome genérico Fonte do epíteto específico Salmonella typhimurium (bactéria) Em homenagem ao microbiologista de saúde pública Daniel Salmon Provoca estupor (typh-) em ratos (muri-) Streptococcus pyogenes (bactéria) Aparência de células em cadeias (strepto-) Produz pus (pyo-) Saccharomyces cerevisiae (levedura) Fungo (-myces) que usa açúcar (saccharo-) Produz cerveja (cerevisia) Penicillium chrysogenum (fungo) Forma de tufo ou pincel (penicill-) sob o microscópio Produz um pigmento amarelo (chryso-) Trypanosoma cruzi (protozoário) Aparência espiralada, como um saca-rolha (Trypano-broca; Soma- -corpo) Em homenagem ao epidemiologista Oswaldo Cruz
  33. 33. Microbiologia 5 Bactérias 1,0 m (a) 20 m (c) 150 m (d) 400 m (b) Esporângios Partícula alimentar Pseudópodes 250 nm (e) HIVs Célula T CD4+ µ µ µ µ MEV MEV MO MEV MEV Figura 1.1 Tipos de micro-organismos. Nota: Em todo este livro, um ícone vermelho sob uma microfotografia indica que ela foi colorida artificialmente. (a) A bactéria em forma de bastão Haemophilus influen- zae, uma das bactérias causadoras de pnemonia. (b) Mucor, um bolor comum de pães, é um tipo de fungo. Quando liberados dos esporângios, os esporos que alcançam uma superfície favorável germinam, formando uma rede de hifas (filamentos) que absorvem nutrientes. (c) Uma ameba, um protozoário, aproximando-se de uma partícula de alimento. (d) A alga de lagoas, Volvox. (e) Vários vírus da imunodeficiência humana (HIVs), o agente causador da Aids, brotando de uma célula T CD4+ . P Como bactérias, arquibactérias, fungos, protozoários, algas e vírus po- dem ser distinguidos com base nas estruturas celulares?
  34. 34. 6 Tortora, Funke & Case dices curtos para locomoção chamados de cílios. Os protozoários apresentam uma variedade de formas e vivem como entidades de vida livre ou parasitas (organismos que retiram os seus nutrientes de outros organismos vivos), absorvendo ou ingerindo compostos orgânicos do ambiente. Os protozoários podem se reproduzir sexu- ada ou assexuadamente. Algas As algas (do latim, algae, singular: alga) são eucariotos fotossinté- ticos com uma ampla variedade de formas e com os dois tipos de reprodução, sexuada e assexuada (Figura 1.1d). As algas de interesse para os microbiologistas em geral são unicelulares (veja o Capítulo 12, página 340). As paredes celulares de muitas algas são compos- tas de um carboidrato chamado de celulose. As algas são abundan- tes em água doce e salgada, no solo e em associação com plantas. Como fotossintetizadoras, as algas necessitam de luz, água e dióxi- do de carbono para a produção de alimento e para seu crescimento, mas geralmente não requerem compostos orgânicos do ambien- te. Como resultado da fotossíntese, as algas produzem oxigênio e carboidratos, que são então utilizados por outros organismos, in- cluindo os animais. Dessa forma, possuem um papel importante no equilíbrio da natureza. Vírus Os vírus (Figura 1.1e) são muito diferentes dos outros grupos mi- crobianos mencionados aqui. Eles são tão pequenos que a maioria pode ser vista apenas com o auxílio de um microscópio eletrônico, sendo também acelulares (não são células). A partícula viral é mui- to simples estruturalmente, contendo um núcleo formado somente por um tipo de ácido nucleico, DNA ou RNA. Esse núcleo é cir- cundado por um envoltório proteico. Algumas vezes, o envoltório é revestido por uma camada adicional, uma membrana lipídica cha- mada de envelope. Todas as células vivas têm RNA e DNA, podem conduzir reações químicas e se reproduzir como unidades autossu- ficientes. Os vírus só podem se reproduzir usando a maquinaria ce- lular de outros organismos. Dessa forma, os vírus são considerados vivos quando estão multiplicando dentro das células hospedeiras que infectam. Nesse sentido, os vírus são parasitas de outras formas de vida. Por outro lado, os vírus não são considerados como seres vivos porque, fora dos organismos hospedeiros, eles ficam inertes. (Os vírus serão discutidos em detalhes no Capítulo 13.) Parasitas multicelulares de animais Embora os parasitas multicelulares de animais não sejam exclusi- vamente micro-organismos, eles têm importância médica e, por- tanto, serão discutidos neste texto. Os animais são eucariotos. Os dois principais grupos de vermes parasitas são os vermes chatos e os vermes redondos, coletivamente chamados de helmintos (veja o Capítulo 12, página 352). Durante alguns estágios do ciclo de vida, os helmintos são de tamanho microscópico. A identificação labora- torial desses organismos inclui muitas das mesmas técnicas usadas para a identificação dos micróbios. TESTE SEU CONHECIMENTO 3Quais grupos de micróbios são procariotos? Quais são eucariotos? 1-3 Classificação dos micro-organismos Antes que a existência dos micróbios fosse conhecida, todos os organismos eram agrupados no reino animal ou no reino vegetal. Quando organismos microscópicos com características de animais e vegetais foram descobertos no final do século XVII, um novo sis- tema de classificação se tornou necessário. Ainda assim, os biólogos não conseguiram chegar a um acordo sobre os critérios utilizados para classificar os novos organismos que estavam sendo descober- tos, até o final da década de 1970. Em 1978, Carl Woese desenvolveu um sistema de classificação com base na organização celular dos organismos. Todos os organis- mos foram agrupados em três domínios, como segue: 1. Bacteria (as paredes celulares contêm um complexo carboidra- to-proteína chamado de peptideoglicano). 2. Archaea (as paredes celulares, se presentes, não possuem pep- tideoglicano). 3. Eukarya, que inclui os seguintes grupos: ■ Protista (fungos gelatinosos, protozoários e algas). ■ Fungi (leveduras unicelulares, bolores multicelulares e cogu- melos). ■ Plantae (que inclui musgos, samambaias, coníferas e plantas com flores). ■ Animalia (que inclui esponjas, vermes, insetos e vertebra- dos). A classificação será discutida em mais detalhes nos Capítulos de 10 a 12. TESTE SEU CONHECIMENTO 3Quais são os três domínios da vida? 1-4 Uma breve história da microbiologia OBJETIVOS DO APRENDIZADO 1-5 Explicar a importância das observações feitas por Hooke e van Leeuwenhoek. 1-6 Comparar a geração espontânea e a biogênese. 1-7 Identificar as contribuições feitas por Needham, Spallanzani, Virchow e Pasteur para a microbiologia. 1-8 Explicar como o trabalho de Pasteur influenciou Lister e Koch. 1-9 Identificar a importância dos postulados de Koch. 1-10 Identificar a importância do trabalho de Jenner. 1-11 Identificar as contribuições feitas por Ehrlich e Fleming para a microbiologia. 1-12 Definir bacteriologia, micologia, parasitologia, imunologia e virologia. 1-13 Explicar a importância da genética microbiana e da biologia molecular. A ciência da microbiologia iniciou há apenas 200 anos, contu- do a recente descoberta de DNA de Mycobacterium tuberculosis em uma múmia egípcia de 3.000 anos indica que os micro-organismos têm estado por muito mais tempo ao nosso redor.