Biotecnologia, OGM e Microbiologia: Conceitos e Aplicações

Biotecnologia

Ramo do conhecimento que se desenvolveu desde a descoberta do DNA e sua sequência genética.

• É possível o desenvolvimento de procedimentos para mudar a constituição genética de um organismo.
• Utilizada em processos industriais para melhorar a eficiência e produtividade, visando o benefício dos seres humanos.
• Aplicada a organismos vivos modificados produzidos, mas o impacto na saúde humana e no meio ambiente ainda é desconhecido.

Organismos Geneticamente Modificados (OGM)

São seres vivos que tiveram sua composição genética alterada.

• Criados para melhorar a produtividade, desenvolver resistência a patógenos (vírus, bactérias) e fatores climáticos (seca, mudanças de temperatura, etc.).
• Obtenção de enzimas de restrição de origem bacteriana que reconhecem sequências curtas de DNA, permitindo a multiplicação e adição ao organismo a ser modificado.
• Podem ser alcançados através da aplicação da tecnologia do DNA recombinante, que permite a manipulação de material genético de um organismo com sequências conhecidas.
• Atualmente, não são conhecidos por causarem efeitos sobre a biodiversidade e humanos.

Formas de Obtenção de Organismos Transgênicos (Artificial)

• Projétil: Partículas sólidas são usadas para introduzir material genético na célula, carregando uma cópia do gene estranho.
• Injeção de DNA: O DNA é injetado diretamente na célula através de agulhas.
• Transdução: O gene pode atravessar a membrana celular para atingir o núcleo.
• Vetores Virais: Vírus injetam seu DNA na célula. Estes são macromoléculas que contêm DNA (adenovírus) ou RNA (retrovírus) e utilizam a atividade metabólica da célula hospedeira, sendo, portanto, parasitas.

Sistema de Defesa (Imunológico)

A condição harmônica do corpo é alterada pela ação de microrganismos patogênicos (bactérias, fungos e protozoários) e agentes patogênicos (vírus).

• Produzem toxinas (venenos) que devem ser removidas pelo sistema de defesa (glóbulos brancos).
• Imunidade Inata ou Natural: Capacidade de resistir à ação de organismos patogênicos, com a qual se nasce e que é reforçada pelo colostro, transmitido da mãe para o filho.
• Imunidade Adquirida: Desenvolvida artificialmente para reforçar o sistema imunológico.
• Pode ser melhorada através da vacinação.
• A vacina contém o patógeno atenuado incorporado ao corpo, fazendo com que o organismo desenvolva antitoxinas (anticorpos) e previna a doença.
• Imunidade Passiva: O hospedeiro recebe anticorpos já produzidos.

Classificação da OMS de Doenças

1. Contagiosas: Transmitidas por patógenos ou fonte contaminada de um órgão doente. Possuem etapas: incubação (crescimento bacteriano), desenvolvimento (sintomas) e convalescença. Exemplos: AIDS, hanseníase, sífilis, gripe.
2. DSTs (Doenças Sexualmente Transmissíveis): Transmitidas de pessoa para pessoa através do contato íntimo. Exemplos: AIDS, gonorreia, condiloma, herpes.
3. Hereditárias: Transmitidas durante gerações. Exemplos: daltonismo, Síndrome de Down, Turner e Klinefelter.
4. Mentais: Causadas por herança ou trauma. Exemplo: Doença de Alzheimer, epilepsia, bulimia.
5. Metabólicas ou Funcionais: Alteração em reações químicas dos seres vivos. Exemplo: diabetes, cretinismo.
6. Traumáticas: Causadas por pancadas ou contusões. Exemplos: fraturas, escoriações.
7. Degenerativas: Alterações que acarretam em tecidos. Exemplos: hanseníase, tumores, câncer, Mal de Parkinson.
8. Sociais: Causadas por agentes externos, como álcool, drogas e tabagismo. Podem causar dependência.
9. Alimentares: Alterações na ingestão de alimentos, desordem alimentar. Exemplos: obesidade, raquitismo, anorexia.
10. Parasitárias: Presença de parasitas nas áreas de acolhimento. Exemplos: piolhos, sarnas, vermes.

Patógenos

• Vida unicelular.
• Produzem substâncias tóxicas (toxinas).
• Alteram nossa homeostase, causando doenças infecciosas.
• Alguns são bactérias, fungos e protozoários. Patógenos também incluem vírus (macromoléculas, parasitas obrigatórios).
• Transmitidos de um órgão doente para um saudável, por contato direto ou indireto.
• Indiretos: Ocorrem em reservatórios (água, ar), solo contaminado ou objetos contidos.

Bactérias

• A maioria são organismos primitivos, como as cianofíceas (algas azuis).
• Constituídas por células procarióticas (molécula de DNA circular fechada, sem carioteca, histonas ou organelas).
• Nem todas são patogênicas; algumas são benéficas para o ecossistema.

Estrutura Bacteriana

1. Cápsula: Participa da adesão celular e manutenção.
2. Parede Celular: Define a forma das bactérias.
3. Flagelo: Proporciona mobilidade.
4. Pili: Envolvidos na conjugação bacteriana (transferência de DNA de uma bactéria para outra).
5. Cromossomo: Contém a informação hereditária.
6. Ribossomos: Envolvidos na síntese de proteínas.
7. Fímbria: Pode se anexar ao hospedeiro e participar da troca de material genético.
8. Mesossomo: Aumenta a superfície da membrana e auxilia no metabolismo e divisão celular.
9. Lamela: Estrutura relacionada à fotossíntese em algumas bactérias.
10. sHRNA: Permite o metabolismo.
11. Membrana Celular: Define a bactéria, regula a passagem de substâncias e forma o mesossomo.

Crescimento Bacteriano

1. Fase de Adaptação: O metabolismo se adapta às condições ambientais para o crescimento.
2. Fase Exponencial: Taxa máxima de crescimento e tempo mínimo de geração (multiplicação do patógeno durante a infecção).
3. Fase Estacionária: Acúmulo e liberação de metabólitos importantes para o curso da infecção. Ocorre com a falta de algum nutriente no ambiente, alterando o metabolismo.
4. Fase de Morte: Diminuição do número de bactérias.

Reprodução Bacteriana

• Fissão Binária: Replicação do DNA, que se divide em duas partes, separando o DNA em duas vertentes.
• Conjugação Plasmidial: Um fio de plasmídeo é aberto e se move pela pili para outra bactéria.
• Conjugação Cromossômica: Uma vertente do DNA cromossômico aberto integra cadeias de DNA plasmidial, e uma delas se move para outra bactéria.

Ácido Teicóico: Parte da parede celular de bactérias Gram positivas, oferece suporte à parede celular.

Peptidoglicana: É a estrutura básica da parede celular.

Classificação Bacteriana (Forma, Coloração, Metabolismo, Utilização, Reprodução)

1) Forma:

• Esféricas ou Cocos: Cocos isolados, diplococos, sarcina (em grupos de 4), estreptococos (em cadeia) ou estafilococos (em cacho).
• Alongadas ou Bacilos: Isolados (com ou sem flagelos), em cadeia (estreptobacilos).
• Espiraladas: Espirilos, vibriões (em forma de vírgula) ou espiroquetas.

2) Coloração (Método de Gram):

• Descoberto por Christian Gram.
• De acordo com a composição química da parede celular, as bactérias podem ter mais ou menos afinidade por corantes.
• Gram Positivas (Gram+): Possuem afinidade pelo corante, sendo coradas por seus componentes (peptidoglicano e ácido teicóico).
• Gram Negativas (Gram-): Não são coradas por seus componentes (peptidoglicano, lipoproteínas e lipopolissacarídeos).

3) Metabolismo:

• Fundamentado em células procarióticas (sem organelas de membrana dupla).
• Para produção de energia, realiza-se respiração anaeróbica ou fermentação, que quebra a molécula de glicose, obtendo 2-4 moléculas de ATP (glicólise aeróbica = 38 mol de ATP).
• Graças à fermentação bacteriana, a glicose é quebrada, produzindo ácido lático ou álcool (fermentação alcoólica e lática), resultando em vantagens ou desvantagens para os humanos.
• Pasteurização (Louis Pasteur): Técnica que consiste em submeter alimentos ou líquidos a temperaturas elevadas ou baixas para matar bactérias e reduzir a possibilidade de decomposição.
• A maioria das bactérias primitivas são heterotróficas, necessitando decompor substâncias ou parasitar corpos para obter energia.
• Bactérias evoluídas são autotróficas, produzindo seu próprio alimento, divididas em diversos processos metabólicos.
• Bactérias Autotróficas Quimiotróficas: As tiobactérias separam enxofre para obter energia, e as nitrobactérias utilizam o nitrogênio como fonte de energia e alimento.
• Bactérias Autotróficas Fotossintetizantes: As cianobactérias empregam a lamela para obter energia.

Metabolismo (Resumo)

• a) Heterotróficas: Parasitas.
• b) Autotróficas: Quimiotrofas (tiobactéria ou nitrobactéria) e fotossintetizantes (cianobactérias - lamela).

Utilidade

São fundamentais para o ecossistema e os humanos; algumas são benéficas, enquanto outras são prejudiciais a ponto de matar.

Pontos Fortes (Benefícios)

1. Fazem parte da flora intestinal, possibilitando a síntese de vitamina K.
2. Utilizadas para obtenção de alimentos (iogurte, queijo, álcool).
3. Usadas para a geração de organismos transgênicos.
4. Ciclos fundamentais da matéria (decomposição de corpos).
5. Fixam N2 atmosférico, transformando-o em N3, essencial para a síntese de proteínas.
6. Permitem o processo de lixiviação de cobre (alguns tipos de bactérias recuperam cobre de resíduos).
7. Utilizadas na deterioração de alimentos (processo natural).
8. Nas raízes das leguminosas, criam uma relação simbiótica (bactérias do grupo *Rhizobium leguminosarum*).

Pontos Fracos (Prejuízos)

1. Algumas são patógenas, causando doenças que podem levar à morte dos seres vivos.
2. Responsáveis pela quebra de alimentos; se não houver pasteurização, o crescimento bacteriano pode ocorrer.
3. Causam mau cheiro (halitose, fezes e suor).
4. Poluem a água.
5. Participam do processo de eutrofização (redução gradual do ambiente aquático devido ao acúmulo de sujeira ou detritos).
6. Responsáveis pela fadiga de material, diminuindo a vida útil de ferramentas por meio de um processo de oxidação.

Bactérias Patogênicas

• Produzem doenças que podem causar diminuição da produtividade de plantas e animais, além de doenças graves em seres humanos, podendo levar à morte.
• Afetam todo o corpo, mas são mais frequentes na pele, sistema respiratório, geniturinário, digestivo e sistema nervoso central.
• Transmitidas de um paciente para um hospedeiro saudável.
• Transmissão por contato direto (relação sexual) ou indireto (secreções, alimentos ou objetos).
• A ação das bactérias pode ser controlada por órgãos específicos ou por medidas preventivas (antibióticos), que agem de formas diferentes.

Efeito Antibiótico

1. Inibem o crescimento bacteriano.
2. Diminuem a parede celular.
3. Inibem a síntese proteica (RNA, ribossomos) e a produção de toxinas.
4. Inibem a síntese de DNA.
5. Ação bactericida (destroem as bactérias).
6. Inibem componentes da parede celular.

A eficácia pode ser medida pelo meio de ágar-ágar, onde a bactéria se desenvolve, e diferentes tipos de antibióticos são testados para verificar qual inibe e mata mais bactérias.

Agressividade Bacteriana

1. Invasivas: Geralmente Gram-, devido à maior aderência dos pili.
2. Susceptibilidade do Hospedeiro: Depende da saúde do sistema de defesa do corpo.
3. Meios Higiênicos: A falta deles facilita a infecção.
4. Ligações Químicas: Endotoxinas, exotoxinas e placas de toxinas (liberam toxinas).

Doenças Bacterianas

1. Impetigo: Afeta a pele, causada por *Streptococcus*.
2. Abscesso Superficial: Afeta a pele, causado por *Staphylococcus*.
3. Escarlatina: Afeta a pele, causada por *Streptococcus*. Sintomas: dor de garganta, febre e erupções cutâneas. Tratamento: antibióticos.
4. Bactéria Assassina (Nome genérico, possivelmente erro no original): Afeta a pele, causada por *Streptococcus*.
5. Difteria: Afeta o sistema respiratório, produzida pela bactéria *Corynebacterium diphtheriae*. Sintomas: dificuldade para respirar. Tratamento: antibióticos, soros e vacinas.
6. Coqueluche: Afeta o aparelho respiratório, produzida por *Bordetella pertussis* (*H. coqueluche*). Comum na infância. Sintomas: tosse intensa. Tratamento: antitussígenos, gotas nasais, boa alimentação e umidificação do ambiente.
7. Pneumonia: Afeta o sistema respiratório, causada por *Streptococcus*. Sintomas: escarro verde, febre e calafrios. Tratamento: penicilina.
8. Tuberculose: Afeta o sistema respiratório, causada por *Mycobacterium tuberculosis*. Sintomas: escarro com sangue, febre, calafrios. Tratamento: antibióticos.
9. Febre Tifoide: Afeta o sistema digestivo, causada por *Salmonella typhi*. Sintomas: febre, calafrios, dor de cabeça e muscular. Transmitida por ingestão de alimentos contaminados. Tratamento: antibióticos ou sulfamidas.
10. Gastroenterite: Afeta o aparelho digestivo, produzida por enterobactérias.
11. Cólera: Afeta o aparelho digestivo, causada por *Vibrio cholerae*. Sintomas: diarreia, desidratação. Tratamento: antibióticos e líquidos.
12. Salmonelose: Afeta o aparelho digestivo, causada por *Salmonella* sp.
13. Diarreia: Afeta o aparelho digestivo, produzida por *Escherichia coli*.
14. Cárie Dentária: Afeta o aparelho digestivo (boca), produzida pela placa bacteriana.
15. Infecção Urinária: Afeta o sistema geniturinário, produzida por *Escherichia*, *Klebsiella*.
16. Gonorreia: Afeta o sistema geniturinário, produzida por *Neisseria gonorrhoeae*.
17. Sífilis: Afeta o sistema geniturinário, produzida por *Treponema pallidum*.
18. Meningite: Afeta o sistema nervoso central, causada por *Neisseria meningitidis*.
19. Febre Paratifoide: Sintomas: febre, diarreia e erupções na pele. Tratamento: antibióticos e sulfonamidas.
20. Intoxicação Alimentar: Sintomas: vômitos, diarreia e febre. Tratamento: ingestão de líquidos e controle da diarreia.
21. Hanseníase: Sintomas: lesões de pele, paralisia nervosa. Tratamento: sulfonamidas (a menção a 'cego' parece ser um erro contextual).
22. Tétano: Sintomas: espasmos musculares. Tratamento: limpeza do local da injeção e gamaglobulina.
23. Botulismo: Sintomas: dificuldade respiratória e paralisia muscular. Tratamento: antitoxina botulínica.