Aula Teórica - Virus e Viróides

Olá Pessoal,

 Não se sabe ao certo há quantos os virus apareceram na terra pois, por serem constituídos de uma capa proteica e ácido nucléico,  não deixam fósseis. Porém, existem indícios de doenças virais na antiguidade; uma delas é um hieroglifo que retrata a poliomielite (paralisia infantil) e outra está na múmia de Rhamses V, onde se encontram claros indícios de  varíola.

Adolf Meyer

Martinus Beijerink

      Outro evento antigo atribuído aos virus foi a "tulipomania" na Holanda entre os anos 1600 e 1660. As tulipas eram importadas da Turquia e a alta busca pela tulipa mais bonita causou sua supervalorização. Um dos fatores de beleza destas plantas é justamente a  grande variação nas cores das flores causada pelo Tulip breaking virus.O primeiro estudo de uma doença causada por virus deu-se em 1886 com Adolf Mayer ao estudar plantas de fumo infectadas com o virus do mosaico do fumo. Este cientista comprovou que era possível a transmissão do agente causal através de injeções. Em seguida, em 1892, Dmitri Ivanowsky descobriu que o agente causal do mosaico do fumo passava por filtro que normalmente filtrava bactérias. Em 1898 surge o pai da virologia, Martinus Beijerink, que repetiu os testes anteriores e constatou que o agente causal se difundia em gel de ágar, chamando-o então de fluído vivo contagioso. Porém, foi somente em 1935 que Stanley purificou o TMV e constatou que o fluído continha proteína. Por isto, foi agraciado com o prêmio Nobel. Por fim, já em 1939, Kauche e colaboradores visualizaram partículas virais em microscopia eletrônica.

TMV

      Atualmente já foram identificadas 2284 espécies de vírus e 32 espécies de viróides que infectam  vertebrados, invertebrados, plantas, fungos, leveduras e protozoários e procariotos. Agora que já sabemos como ocorreu sua descoberta e um pouco de sua história vem uma pergunta, o que é um virus? Ele é um ser vivo?
 Aprendemos com o Prof. Jorge que eles não são seres vivos, mas então o que são? Que tal de...elementos genéticos infecciosos? É isto mesmo o que eles são, pois são compostos apenas por um ácido nucléico e são parasitas obrigatórios, ou seja, só são multiplicados quando infectam uma célula. Além do ácido nucléico (DNA ou RNA, sendo que ambos podem ser de fita simples ou fita dupla) possuem uma capa proteica e podem possuir outras estruturas como envelope (alguns) e espículas (alguns). No entanto, diferente dos seres vivos, virus não possuem metabolismo próprio, dependendo exclusivamente da célula hospedeira, que o replica. Os virus possuem basicamente três formas: helicoidal, que pode ser rígida ou flexuosa (pode possuir ou não envelope), poliédrica - icosaédrica ( pode possuir ou não envelope) e complexa.

Tipos de virus

        Os virus possuem um genoma pequeno que pode ser resumido em três partes principais:
1-  genes que codificam proteínas,
2- genes não estruturais: estão envolvidos na produção de algumas enzimas como RNA polimerase, transcriptase reversa (HIV), lisozima (bacteriófago),
3-  genes estruturais: atuam na produção da capa protéica.

Estrutura do genoma do TMV

Penetração de um virus com envelope

       Quando os virus se encontram em ambiente extracelular possuem o nome de vírion e, após sua entrada na célula, são chamados de virus. No caso de um virus animal, esta entrada pode ser realizada de duas maneiras, sendo uma delas por  adsorção. A adsorção ocorre quando o virus entra em contato com a membrana celular e as proteínas e glicoproteínas da partícula viral reconhecem e se encaixam com os receptores da superfície celular, permitindo então a entrada do virus . Outro método de entrada é a penetração e esta varia de acordo com o virus. Se este não possuir envelope, a penetração ocorre via translocação por endocitose e quando o virus possue envelope, a penetração ocorre por endocitose ou fusão. No caso dos bacteriófagos (virus que infectam bactérias) a entrada na célula é feita via adsorção e injeção. Porém, no caso de plantas existe uma diferença: não há como ocorrer a adsorção pois não há evidência da existência de receptores na parede celular das células vegetais; portanto, a penetração deve acontecer com um dano contra a parede celular, mecanicamente ou através de vetores. Os principais meios de transmissão de virus de plantas são através de insetos como afídeos, mosca branca, tripes e também alguns são transmitidos por sementes.
       Como estamos falando de plantas, agora falaremos também dos viróides. Eles somente infectam plantas, não possuem capa proteica, possuem um RNA circular menor que os de virus e seu genoma aparentemente não codifica genes. Causam doenças como o mosaico latente do pessegueiro e o afilamento do tubérculo da batata.
           Para vocês darem uma pesquisada deixamos dois tópicos:

- qual a diferença entre vírus de fita positiva e de fita negativa?
- atente para as etapas do ciclo replicativo do TMV.
         E por fim deixamos um vídeo do youtube que mostrar de maneira simples como um virus pode invadir o corpo humano:
http://www.youtube.com/watch?v=wpN79S0MHYQ&feature=fvwp&NR=1

       
       

Ficamos por aqui, qualquer dúvida deixem seus comentários.

Raphael e Aranha

Fermentação e alimentos

Olá Pessoal,

Caxiri

Na aula 9 falamos sobre a fermentação e sua relação com nossos alimentos. Alimentos fermentados aparecem à mesa de culturas as mais diversas . Como exemplo primeiramente podemos citar os índios que mastigam a mandioca e então colocam na cuia, que já possui leveduras, para a fermentação e produção de sua cerveja (caxiri)! O ato de mastigar serve para adicionar a enzima amilase, esta enzima quebra o amido da mandioca em glicose, molécula que as leveduras usam para realizar a fermentação. É a sacarificação indígena!!!

      A sacarificação é necessária para a produção de todas as cervejas. Nossa cerveja é feita de semente de cevada que possui uma grande quantidade de amido. Para iniciar a quebra deste amido é realizada uma pré-germinação, a semente então se torna o malte. Para interromper a germinação e não perder a glicose gerada na sacarificação, a semente é torrada; uma semente pouco torrada dá origem a uma cerveja clara e uma  mais torrada dá origem a cerveja escura. Outraherança indígena ligada à fermentação é a origem do chocolate. Estes índios fermentavam o cacau para tomar sua cerveja e o resíduo era o chocolate. Esta cerveja se chamava xoc átl que significa água amarga.

        Quando falamos de fermentação podemos separa-las em dois tipos :

1- Fermentação láctica - geralmente realizada por bactérias do ácido láctico (gram positivas) - tem como produto derivados do leite.

2 - Fermentação alcoólica - geralmente realizada por fungos (leveduras) - dão origem à cerveja (quando precisa sacarificar) ou dão origem ao vinho (quando não precisa sacarificar).

Durante a época dos descobrimentos, alimentos fermentados foram de grande importância, pois estes são geralmente masi estáveis que os não fermentados. Ex: o chucrute (repolho fermentado e salgado) foi amplamente utilizado como fonte de alimento e de vitamina C para evitar escorbuto (não que naquela época se soubesse que o escorbuto fosse devido à deficiência desta vitamina, mas que funcionava, funcionava). 

         A relação entre microorganismos e alimentos é grande e pode ser relacionado em consumo direto (cogumelos, trufas, algas) e consumo indireto (vinhos, cervejas, sakê, pão queijo e outros). Alimentos fermentados estão em nosso dia-a-dia e até no vocabulário e costumes. A bebida "grog", criada pelo almirante Vernon (conhecido como Old Grog), consistia em misturar rum, água, limão e açúcar. Esta bebida conseguiu diminuir a incidência de escorbuto na tripulação e ele ainda acreditava que diminuiria doenças pois tratava a água com alcoól. 

      Quanto aos microorganismos fermentadores podemos citar vários mas colocaremos os mais importantes aqui: 

          Bolores: Rhizopus sp. , Mucor sp. , Geotrichum sp. , Aspergillus oryzae

          Leveduras: Saccharomyces sp. , Schizosaccharomyces sp. , Candida kefir

          Bactérias: Lactobacillus sp. , Leuconostoc sp. , Lactococcus sp. , Streptococcus sp.

        Existem diferenças na produção de vinhos e cervejas como o microorganismo envolvido, se existe sacarificação ou não, e também existe diferença no método de conservação. Na fermentação láctica os próprios microorganismos se encarregam da conservação, pois estas bactérias são ótimas produtoras de antibióticos naturais, fazendo o produto durar mais. No caso da fermentação alcoólica existem dois aditivos, lúpulo para a cerveja e sulfuto para o vinho, e são estes que fazem com que as bebidam se conservem por mais tempo.

         Para estudo deixamos duas perguntas: 

Qual a diferença entre vinagre e agrin?

Como é feita a produção do sakê?

Aguardamos seus comentários.

Rapha/Aranha

Palestra - Importância da Microbiologia para a Indústria sucroenergética

Olá Pessoal,

esta semana tivemos uma aula muito interessante com o Prof. Antonio Sampaio Baptista do Depto. Agroindustria, Alimentos e Nutrição que nos ensinou um pouco sobre o setor sucroenergético. Este setor da economia corresponde ao setor que produz energia a partir de produtos da fotossíntese e produz 3 príncipais produtos:
1) Sacarose - fonte de energia para os seres humanos
2) Etanol - fonte de energia para os veículos
3) Bioeletrecidade - fonte de energia para o dia a dia

Martim Afonso de Souza

     O Brasil tem como principal matéria prima para obtenção de energia a cana-de-açúcar, que chegou ao nossos país em 1532 com Martim Afonso de Souza e iniciou seu plantio na área nordeste do país, mas atualmente o plantio de cana-de-açúcar se concentra no sudeste e centro oeste. O Brasil possui uma grande diversidade de material genético (mais de 100 variedades) e a produção deve alcançar 600 milhões de toneladas em 2012/2013, além disso o setor gera um milhão de empregos diretos e mais três milhões de empregos indiretos.
      A principal medida de referencia na produção sucroenergética em relação a toneladas de cana-de-açúcar é o açúcar total recuperado (ATR). Para cada safra recebida é calculado o ATR para estimar a produção. A média para 1 tonelada de cana-de-açúcar é de 140,5kg de ATR, para a produção de alcool a média fica em 83L para 1 tonelada e no caso do açúcar 133kg para 1 tonelada.

Ferrugem alaranjada

      E onde a microbiologia entra neste processo? Onde está a sua importância para este setor? Podemos começar falando sobre a microbiologia do solo. A bactéria Glucanocetobacter diazotrophicus trabalha na fixação de nitrogênio no solo, reduzindo assim o uso de adubos nitrogenados de origem fóssil que corresponde a um grande custo ao setor, além disso os microorganismos do solo também trabalham para a mitigação do CO2 na atmosfera. Outra área importante onde a microbiologia está atuando é na área de fitopatologia, diversas doenças podem causar redução de produtividade e formação de compostos fenólicos que prejudicam o processo de obtenção de açúcar através da perda do rendimento da fermentação. Algumas dessas doenças são: Ferrugem alaranjada (Puccinia kuehnii), ferrugem marrom (Puccinia melanocephala), podridão vermelha (Colletotrichum falcatum), podridão de fusarium (Fusarium moliniforme) e escaldadura das folhas (Xanthomonas albilineans).  
      Outro problema relacionado a microorganismos é no momento da colheita pois, quando mecanizada, pode trazer muitas impurezas (microorganismos de solo) que prejudicam os processos. A demora no transporte da cana colhida também é problemática pois com calor e úmidade algumas bactérias e fungos podem se desenvolver e atacar a cana. Os principais problemas desta fase são:
1) Fermentação láctica - Lactobacillus fermentum produz ácido láctico a partir da glicose
2) Fermentação dextrana - Leuconostoc mesenteroides produz dextrana a partir da sacarose
A dextrana causa erros de determinação na ATR, dificulta o processo de cristalização de açúcar e causa turbidez em bebidas

Escaldadura das folhas

3) Fermentação acética - Acetobacter acetii produz ácido acético a partir do etanol.

Como amenizar estes problemas? Pesquise...

       Entrando no processo de fermentação alcoólica temos a atuação das leveduras, Saccharomyces cerevisiae, um fungo que atua além da produção do etanol, na produção de cerveja e do pão. A reação para produção de alcoól está abaixo: 

Para uma dorna de fermentação, que possui 1250 m3, precisa de 10% do seu volume de leveduras por ciclo de fermentação. A reprodução das leveduras ocorre por brotação e o ciclo de reprodução dura de 2 a 3 horas. A quantidade de levedura necessária é obtida por geração no próprio laboratório assim o cálculo do tempo para produção de grandes quantidades é importante para não ser necessário gastar na compra de levedura.

Saccharomyces cerevisiae

       A levedura é um organismo aeróbio facultativo, isto quer dizer que ela pode crescer tanto na presença de oxigênio, como na ausência do mesmo. Para a produção de alcool a fermentação é realizada em taxas de baixa concentração de oxigênio e baixas concentrações de açúcar, assim a fermentação ocorre em taxa máxima. Após o uso das leveduras é realizado um processo chamado de processo de Melle - Boinot que se caracteriza pelo reciclo de células de levedura, assim gera um ganho de produtividade. 
           Por fim como conseguimos gerar bioeletrecidade? No fim do processo de destilação fracionada para a abtenção do etanol é obtido um resíduo pastoso e mal cheiroso, este resíduo é a vinhaça. Para cada litro de etanol produzido, são obtidos 12 litros de vinhaça. A vinhaça pode ser utilizada como fertilizante ou como matéria para se obter o biogás. Para obter o biogás a vinhaça é tratada primeiramente com bactérias acetogênicas, em seguida com bactérias metanogênicas e por fim obtem-se o metano (biogás) como produto final. Além destes três produtos, pesquisas são realizadas para se obter etanol de 2a geração, plásticos biodegradáveis, probióticos e o biodiesel. 
        Assim podemos ver que a microbiolodia está profundamente envolvida com todo o setor pois influencia toda a cadeia de produção.

Até mais pessoal & boa prova

Raphael/Aranha

Aula Prática - Meios de cultura de microorganismos

Olá Pessoal,

Em nossas aulas usamos vários fungos e algumas bactérias. Estes microorganismos foram cultivamos em meio de cultura (líquido ou sólido) para crescerem e assim podermos estudar as suas estruturas. Agora aprenderemos como preparar estes meios de cultura, o que eles possuem e conhecer os vários tipos de meio de cultura que existem. 

       Meio de cultura é uma solução contendo nutrientes solúveis de baixo peso molecular, que são normalmente originados da degradação enzimática de outros nutrientes mais complexos. Um meio adequado para o crescimento de microorganismos envolve fontes de carbono, nitrogênio, sais inorgânicos e, dependendo do organismo, até mesmo vitaminas e outros suplementos. Os meios de cultura podem ser líquidos, semi-sólidos e sólidos. O meio líquido é utilizado principalmente para aumentar inóculos de bactérias e fungos e os microorgnismos são cultivados sob agitação ou não. Além disso, meios líquidos são também usados para analisar taxas de crescimento e propriedades fisiológicas dos microorganismos e, dependendo do procedimento que for realizado, as células podem ser centrifugadas e recuperadas e então utilizadas, por exemplo para extração de proteínas totais ou extração de DNA.

            Quando um meio de cultura líquido é adicionado de um composto solidificante (usualmente o ágar), origina um meio sólido ou semi-sólido. A quantidade de ágar utilizado fica em torno de 1,5 a 1,8%, uma concentração inferior a 1% origina um meio semi-sólido. O meio sólido tem por objetivo isolar fungos e bactérias para identificação e preservação de culturas; outra grande vantagem é o uso da superfície  para separar colônias e assim conseguir uma colônia pura. 

           Os meios de cultura e dividem em três categorias: 1) sintético ou definido, 2) semi-sintético e 3) natural ou complexo. Os meios sintéticos ou definidos são compostos de substâncias e concentrações conhecidas, são muito úteis para estudos de fisiologia e descritiva. Os meios semi-sintéticos possuem parte dos seu compostos conhecidos e outra parte são compostos de composição desconhecida ou variável. O meio natural ou complexo possui a maior parte dos seus ingredientes desconhecidos ou de concentração variável. Uma grande vantagem deste meio é que podem estimular esporulações que não ocorrem em meio mínimo, e sua principal desvantagem é que sua composição pode diferir de lote para lote.
             Além destes três tipos de meio de cultura existem outras classificações para meio de cultura:
1-  Meios enriquecidos: estes meios de cultura possuem compostos que favorecem o crescimento de um determinado microorganismo. Estes componentes podem ser vitaminas, aminoácidos, componentes de sangue, entre outros.
2-   Meios seletivos: permite selecionar um determinado microorganismo. Estes meios possuem antibióticos ou outros componentes tóxicos, como por exemplo antibióticos.
3-  Meios diferenciais: permitem a separação de microorganismos de diferentes características, como coloração de colônias.
4-   Meios salinos mínimos: meios quimicamente definidos que contêm apenas sais inorgânicos essenciais para o crescimento do microorganismo.
         Fiquem atentos, um mesmo meio de cultura pode pertencer a mais de uma das categorias citadas acima, por exemplo o meio ágar salino de manitol é complexo, diferencial e seletivo. E o BDA? Aliás, de onde vem o ágar mesmo?

Aguardamos seus comentários!

Raphael/Aranha

Aula 6 - Fungos

Olá, pessoal!

Na última aula teórica e nas últimas práticas estudamos os fungos. Mas primeiramente precisamos saber o que é um fungo! Atualmente "fungo" é um termo genérico que engloba três reinos: Protozoa, Stramenopila e Fungi.

Todos eles são eucariotos (possuem núcleo organizado), são quimioheterotróficos,  possuem reprodução sexuada e assexuada com alternância de gerações (fase haplóide é mais duradoura) e se reproduzem por meio de esporos (meióticos e mitóticos). Sua estrutura somática é a hifa e alguns fungos podem produzir corpos de frutificação.

Agora vamos entender e dividir o grupo dos "fungos verdadeiros" dos outros grupos. Para iniciarmos a separação começamos olhando para a parede celular, se o "fungo" não possuir parede celular é do reino Protozoa, o organismos Myxogastrea. Os Myxogastrea são os fungos limosos e não foram vistos na aula prática mas serão abordados na disciplina de Fitopatologia. 

Continuando nossa separação, agora olharemos para os "fungos" que possuem parede celular. Dentre estes podemos analisar a composição da mesma e separa-la em dois grupos: composta de celulose, que correspondem aos fungos aquáticos do Reino Stramenopila (Oomycetes), ou composta de quitina e B-glucana, que correspondem aos fungos verdadeiros pertencentes ao Reino Fungi.

Porém, dentro do Reino Fungi podemos separar os fungos verdadeiros em 4 classes que veremos a seguir. Para iniciar essa divisão começamos olhando para a hifa, se a hifa por asseptada é um fungo da Classse Zygomycetes.

Dentro dos fungos com septos podemos dividir entre fungos com reprodução sexuada ausente (Fungos Anamórficos ou Mitospóricos - lembre que esta não é uma classe taxonômica) e fungos com reprodução sexuada presente (Basidiomycetes e Ascomycetes). Por fim separamos os fungos com reprodução sexuada presente entre aquele que produzem esporos endógenos (Ascomycetes - asco=saco) e os que produzem esporos exógenos (Basidiomycetes). Abaixo segue uma chave para melhor visualização dos passos que fizemos para separação dos grupos.

Como falamos acima, os fungos tem reprodução sexuada e assexuada. A  assexuada é mais rápida e coloniza rapidamente o ambiente, porém quando existe algum fator desfavorável o fungo realiza a reprodução sexuada para haver chances de variabilidade e assim conseguir resistir as alterações do ambiente. Logo abaixo tem uma figura com um esquema básico da reprodução de fungos.

Agora vamos ver um pouco da morfologia dos fungos que vimos em aula prática.
Começamos vendo o esporângio de Phytophthora sp. e a liberação de zoósporos (esporos móveis, pois possuem flagelos), lembrando que a Phytophthora sp. é um Oomycetes do Reino Stramenopila (ou Chromista, como queira). 

Esporângios de Phytophthora

Em seguida trabalhamos com um fungo Zygomycetes, o Rhizopus stolonifer (stolon = estolão). Nas lâminas fomos capazes de ver os rizóides, as hifas, o esporangióforo, o esporângio e os aplanósporos.

Rhizopus

Continuando com nossas classes de fungos, depois vimos um fungo da Classe Ascomycetes (Sordaria sp.), um grupo que possui corpos de frutificação com seus esporos guardados em "sacos" (Asco), portanto esporos endógenos. Dentro de cada asco existem oito esporos resultantes de uma meiose seguida de uma mitose (mas lembrem-se: esta não é uma regra geral, pois há ascomicetos que produzem ascas com 4 esporos, como por exemplo as leveduras). Possuem diversas formas de corpo de frutificação, são eles: peritécio (forma de pera), cleistotécio (corpo fechado), apotécio (forma de taça), ascostroma (corpo imerso em um estroma) ou ausentes (ascos nus). Seus esporos são chamados de ascósporos.

Sordaria sp - Ascomyceto - Peritécio e ascos liberados

O outro fungo foi um basidiomiceto, Boletus sp., onde vimos a basídia (abaixo a esquerda), estrutura em que os quatro basidiósporos ficam presos resultantes de uma meiose, portanto seus esporos são exógenos. Outra característica marcante deste grupo são os grampos de conexão (abaixo a direita) que transmitem um núcleo de uma hifa dicarótica para a outra que ficaria somente com um núcleo mantendo assim o estado dicariótico do micélio. Este grupo contém os cogumelos, dentre eles, o champignon e o shitake.

Na aula teórica seguimos os passos da formação e um cogumelo, lembram-se? Veja a figura abaixo. O objetivo foi mostrar uma diferença entre animais e fungos no que diz respeito à alternância de gerações: em fungos, o que predomina é a fase haplóide, ao passo que em animais é a fase diplóide. Outra coisa: a fase diplóide nestes fungos é muito curta e se restringe a apenas uma célula, a tal da basídia que vc teve que procurar na lâmina (veja foto acima). Por fim, mais uma coisa pode ser vista no esquema do cogumelo: a formação do HETEROCÁRIO. Veja que duas hifas haplóides podem passar por plasmogamia (fusão de citoplasma) mas esta não é seguida imediatamente por cariogamia (fusão dos núcleos). Entaõ, o resultado é uma hifa com dois núcleos geneticamente distintos, ou heterocária (hetero= distintos; karyon = núcleo). A fase heterocária é a preferida por muitos fungos, que podem permanecer assim por muito, muito tempo. Podem acumular muito mais que dois núcleos...imagine a confusão durante a divisão de uma célula com vários núcleos!!! Qual a vantagem? Oras, considerando que os genes dos dois núcleos são expressos, um heterocário pode ter vários genomas em uma célula só (ao passo que nós só podemos ter dois: o de nossos pais), o que certamente pode trazer vantagens...não que tudo seja "na buena" para um heterocário, pois existem combinações incompatíveis de núcleos e, nestes casos, as células não vingam. No esquema os núcleos das hifas estão pintados de cores diferentes (vermelho e preto) justamente para dizer que são núcleos compatíveis...A genética de fungos é uma área muito interessante e muito se sabe sobre os mecanismos de compatibilidade de núcleos.


Estude atentamente a figura e veja se consegue ver  os três pontos que mencionei acima...

 

E terminando os grupos dos fungos, os fungos anamórficos ou mitospóricos. Como o nome já indica, são fungos que se reproduzem por mitose apenas. Na natureza, encontramos comumente a fase assexuada (ou mitóspórica) ou estes fungos podem ter sua fasse sexuada ainda desconhecida. Os esporos destes fungos são chamados conídios.

Os fungos observados foram:

Alternaria sp.

Penicillium sp.

Colletotrichum sp.

Phoma sp.

Cuidado com a Prova: Fungos anamórficos e ascomicetos formam estruturas fechadas que são semelhantes externamente!!

Ao fazer lâminas dessas estruturas, basta fazer uma pequena pressão sobre a lamínula. A estrutura irá se romper e liberar as estruturas que estão em seu interior. Se apenas conídios isolados foram liberados estamos visualizando um fungo anamórfico. Se forem liberadas ascas com oito ascósporos em seu interior estamos observando um ascomiceto.

Boa Prova pessoal, qualquer dúvida estamos aqui.
Bons estudos!

Raphael e Aranha