Identificar os micro-organismos como seres vivos, onde vivem e como vivem.

O aluno deverá ser capaz de reconhecer as características principais dos seres vivos, que os diferenciam dos elementos não vivos.

Introdução: uma abordagem para o professor

     Os micro-organismos são uma forma de vida que não pode ser visualizada sem auxílio de um microscópio. Estes seres diminutos podem ser encontrados no ar, no solo, e, inclusive, no homem. Estes seres tão minúsculos não são todos iguais, eles podem ser muito diferentes em tamanho e modo de vida. Contudo, todos têm em comum uma estrutura bastante simples e a impossibilidade de serem vistos sem o uso de microscópio.

     O conhecimento deste tipo de vida se deu graças a descobertas ocorridas ao longo de muitos anos. O ápice destas descobertas ocorreu em 1878, quando Pasteur apresentou a "Teoria dos Germes", a partir daí, deu-se início à chamada Era Bacteriológica.

     As pesquisas de Pasteur foram acompanhadas por um grande número de cientistas e médicos. Alguns deles, impressionados pelas descobertas, promoveram mudanças bastante significativas em seus métodos de trabalho. Além dos micro-organismos já identificados e classificados (bactérias, fungos, parasitas), havia uma outra categoria que só pôde ser observada após a invenção do microscópio eletrônico. Tratava-se de um ser de estrutura organizacional bastante simples e de existência já presumida: o vírus.

     Somente após a invenção do microscópio, foi possível identificar uma grande variedade de seres vivos. A partir daí, eles passaram a fazer parte da classificação dos seres vivos em reinos.  

     Eles compõem o Reino Monera (seres unicelulares como bactérias e algas azuis), Protista (seres unicelulares como protozoários e algas eucariontes) e Fungi (seres uni ou pluricelulares como fungos elementares e fungos superiores).

     Os micro-organismos se encontram em praticamente todos os lugares da natureza, estão no ar que respiramos e no alimento que ingerimos, na superfície de nosso corpo, trato digestivo e em outros orifícios naturais. Mesmos aqueles típicos de oceanos podem ser achados a muitos quilômetros de distância, no alto das montanhas, em sedimentos no fundo do mar, em grandes profundidades. São carregados por correntes fluviais até os lagos e mares ou correntes aéreas. Ocorrem mais abundantemente onde puderem encontrar alimentos, umidade e temperatura adequadas para seu crescimento e multiplicação( Michael Pelczar).

     A habilidade dos micro-organismos viverem em tantos habitats é devido à sua diversidade metabólica; isto é, diferentes micróbios podem usar uma variedade de fontes de energia e carbono e crescer sob diferentes condições físicas (Gerard J. Tortora).

     Tendemos a associar estes pequenos micro-organismos somente a infecções desagradáveis, a doenças graves ou a inconveniências mais comuns, como comida estragada. No entanto, a maioria dos micro-organismos fornece contribuições cruciais para o bem-estar dos habitantes do mundo, através da manutenção do equilíbrio entre os organismos vivos e os compostos químicos do nosso ambiente. Os micro-organismos marinhos e de água doce constituem a base da cadeia alimentar nos oceanos, nos lagos e nos rios. Os micróbios do solo auxiliam na degradação de detritos e na incorporação do nitrogênio da atmosfera em compostos orgânicos, reciclando, desse modo, elementos químicos do solo, água e ar (biorremediação). Certas bactérias e algas possuem um papel fundamental na fotossíntese, um processo gerador de alimento e energia que é crucial para a vida na Terra. Os seres humanos e muitos outros animais dependem das bactérias em seus intestinos para a digestão e a síntese das muitas vitaminas de que seus corpos necessitam, incluindo algumas vitaminas B, para o metabolismo, vitamina K, para o sangue (Gerard J. Tortora).

     Os micro-organismos também possuem muitas aplicações comerciais. Eles são utilizados na síntese de produtos químicos, na indústria de alimentos na produção de vinagre, bebidas, pães, queijos, etc. Além disso, as bactérias e outros micróbios podem, agora, ser manipulados para produzir substâncias que normalmente não sintetizariam (engenharia genética) e no controle de pragas de insetos (Gerard J. Tortora).

     A partir do momento em que um organismo é completamente conhecido, torna-se possível fazer comparações com outros, determinando semelhanças e diferenças. A necessidade de informações pelas quais os micro-organismos possam ser identificados, há ocasiões em que certas características podem ser exploradas de maneira benéfica. Por exemplo, elucidação de numerosos processos bioquímicos (Michael Pelczar).

     Por serem individualmente tão pequenos que não podem ser visualizados sem a ajuda de um microscópio, não é prático trabalhar com um único micro-organismo. Por esta razão estudam-se culturas, que consiste em uma única espécie de vários micro-organismos (Michael Pelczar).

     A diversidade de populações microbianas indica que elas tiram proveito de qualquer nicho encontrado em seu ambiente. Diferentes quantidades de oxigênio, luz e nutrientes devem existir dentro de alguns milímetros de solo. Os micro-organismos sobrevivem em um ambiente intensamente competitivo e devem explorar todas as vantagens que puderem. Eles devem metabolizar nutrientes comuns mais rapidamente ou utilizar nutrientes que os micro-organismos competidores não podem metabolizar (Gerard J. Tortora).

     Devido a essa capacidade de adaptação os micro-organismos são tão importantes para o equilíbrio do ambiente, estando envolvidos em ciclos biogeoquímicos (ciclo do carbono, nitrogênio, enxofre, fósforo, na fixação do nitrogênio) e em relações de simbiose. Bactérias e outros micro-organismos são de fato, essenciais para a manutenção da Terra (Gerard J. Tortora).

Retirado de: http://www.todabiologia.com/microbiologia/micro-organismos.htm (consultado em 03/04/10, às 13h02min).  

Adaptado de: Tortora, Gerard J. Microbiologia – 6a Edição 2003. Artmed Editora. & Pelczar, Michael. Microbiologia. Volume um.

Estratégia

Como os alunos poderão atingir os objetivos propostos:

Os alunos poderão atingir os objetivos da aula através de atividade investigativa, além de vídeos sobre o assunto.

Como o professor irá ativar esse processo:

O professor vai ativar o processo de ensino-aprendizagem orientando a atividade investigativa abaixo, além de incentivar a discussão entre os alunos e confrontamento de ideias.

Atividade investigativa: onde podemos encontrar os micro-organismos

Professor, nesta aula será desenvolvida uma atividade prática, em que os alunos farão uma investigação da presença de micro-organismos em diferentes locais.

A atividade exige uma preparação anterior, em que você deverá preparar placas de Petri com meios de cultura (Agar), para serem usadas durante a atividade. No site abaixo, você poderá encontrar o passo a passo da preparação destes meios de cultura.

http://www.pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=348&UBIQUIDADE+DE+MICRO-ORGANISMOS (consultado em 03/04/10, às 13h15min).  

Material para atividade prática:

- Placas de Petri contendo meios de cultura;

- Conta gotas esterilizados.

Separe a turma em grupos e oriente cada grupo a escolher um ambiente: ar, água e solo. Nestes ambientes escolhidos, será investigada a presença dos micro-organismos. O número de placas para serem testadas dependerá da quantidade que o professor conseguir preparar e do número de grupos formados: para cada grupo, é interessante serem disponibilizadas duas placas. Uma das placas de cada grupo será experimento-teste, ou seja, não haverá coleta de material, será apenas para controle, como forma de demonstração de que os micro-organismos testados na outra placa vieram realmente do ambiente, e não estavam incubados na placa antes do experimento.

Identifique as placas com caneta de retroprojetor ou de escrever em CD: grupo, data, ambiente escolhido. Nas placas controle, identifique-as também.

Lembre os alunos de aspectos importantes da metodologia científica: não devem respirar sobre as placas, a não ser que isso seja o objetivo do teste (testar micro-organismos do ar expirado); não devem colocar as mãos no meio de cultura; assim que coletarem o material, devem tampar as placas. Esses cuidados são importantes, pois evitará problemas com o material coletado. E trata-se de ensinar métodos e critérios científicos para os alunos.

Como coletar:

Micro-organismos do ar: escolher o local, destampar as placas e deixá-las expostas ao ar entre 5 ou 15 minutos. O tempo de exposição ao ar pode ser variado.

Micro-organismos da água: coletar a água da torneira ou de lagoa com o conta gotas e pingar 1 a 2 gotas sobre o meio de cultura. Micro-organismos da terra: colocar uma pequena quantidade de terra (1/2 colher de chá) sobre o meio de cultura.

Micro-organismos de outros locais: escolher algo onde se deseja verificar a presença de micro-organismos e colocar sobre o meio de cultura. Exemplos: cabelo, dinheiro, folhas de plantas, tampinha de canetas (com esses materiais pode-se relacionar com a importância da higiene das mãos).

Após todas as coletas, incubar todas as placas em temperatura ambiente, num local onde os alunos possam observar ocasionalmente. Observar as placas após 24 e 48 horas e após 5 e 7 dias de incubação.

ATENÇÃO: não permita que os alunos, após o período de incubação, abram as placas, pois pode causar alergia em algum dos presentes.

A cada observação feita, peça para os alunos anotarem ou desenharem aspectos relevantes do experimento, como cor das colônias, tamanho, dentre outros. Entregue aos alunos uma folha contendo o quadro abaixo, em que eles deverão completar com os resultados observados no experimento. Discuta em seguida com eles sobre o que foi observado e registrado na tabela.

Abaixo seguem algumas fotografias de colônias que poderão ser observadas no experimento.

Legenda: Colônia de aspecto filamentoso (costumam ser colônias formadas por fungos – devido à presença de hifas).

Retirado de: http://www.pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/3c91a3eea60f6f571ba979315b09fda8.JPG (consultado em 03/04/10, às 14h27min). 

Legenda: Colônia de aspecto cremoso (costumam ser colônias formadas por bactérias).

Retirado de: http://www.infoescola.com/files/2009/12/cultura-bacteriana.jpg (consultado em 03/04/10, às 14h28min). 

Entendendo os resultados:

Professor, após a realização da atividade prática, comece com os alunos uma discussão sobre o que observaram na aula de hoje. Peça que eles relacionem as colônias encontradas nos diferentes ambientes e que reflitam sobre os possíveis motivos de encontrarmos aqueles micro-organismos naqueles locais. Se existir a possibilidade de fotografar os resultados, eles poderão ser usados pelos alunos para exporem na escola e discutir com os colegas as questões: Quem são os micro-organismos? Os micro-organismos são sempre causadores de doenças? Onde podemos encontrá-los?

Adaptado de: Moreira et al. Microbiologia para o Ensino Fundamental e Médio – alternativas metodológicas. Ed. UFMG, SPEG e CAPES.

Pessoal, acabamos de observar os meios de cultura em que trabalhamos. Neles, colocamos representantes de vários ambientes diferentes, para verificarmos se há micro-organismos neles. O que observaram?

- Em todos os ambientes que coletamos material, houve crescimento de micro-organismos.

Isso quer dizer que estes pequenos seres vivos podem viver em todos os locais, e a gente nem os vê! Nós pudemos observar que formaram-se algumas colônias diferentes, algumas cremosas e outras filamentosas, conforme eu havia falado com vocês durante o experimento. As colônias filamentosas geralmente são fungos, seres vivos muito comuns, responsáveis pelo mofo, por exemplo, que percebemos nos alimentos envelhecidos. Já as colônias cremosas geralmente são bactérias, outros seres vivos comuns também em nosso meio, estando presentes inclusive em nosso corpo. Portanto, percebemos que os micro-organismos não são apenas causadores de doenças, como muito se fala por aí, mas estão por todos os lados. Outros micro-organismos existem no ambiente, mas não foram observados na prática, embora todos vocês possam conhecer: são os vírus e os protozoários. Os vírus podem causar algumas doenças, como a gripe, AIDS, dentre outras. Já os protozoários também podem causar doenças conhecidas, como disenterias e outras doenças mais graves. Agora vamos ler um texto sobre este assunto, e vocês poderão confrontar as informações  do texto com os resultados observados ampliando o conhecimento sobre o tema.

Texto para os alunos: sistematizando os conhecimentos construídos 

Professor, abaixo segue um texto com o assunto trabalhado, cujo objetivo é mostrar que os micro-organismos não causam apenas doenças em outros seres vivos, mas podem ser úteis para o ser humano e para o ambiente. Faça uma leitura minuciosa do texto com a turma, explicando palavras e expressões importantes e desconhecidas, além de tirar dúvidas remanescentes dos alunos sobre o que foi trabalhado na aula de hoje.

Os micro-organismos e o meio ambiente

     Nosso planeta, quando se originou, era muito diferente do que ele é hoje: não havia oxigênio livre, a superfície do planeta era fortemente bombardeada por raios ultravioleta, o magma era constantemente lançado à frágil superfície da Terra, formando verdadeiras crostas de metais endurecidos, principalmente ferro. E mesmo nestas condições inóspitas, surgiu a vida. Originariamente, pequenos micro-organismos bastante distintos do que os que existem hoje. O único tipo de micro-organismo que ainda existe e pode ter vivido naquela época é encontrado em fontes termais no fundo dos oceanos. Eles utilizam como fonte de energia principalmente compostos de enxofre.

     Os primeiros organismos fósseis encontrados no planeta, enormes colônias de bactérias e algas, datam de 3,8 bilhões de anos e estes foram os responsáveis pela transformação daquele ambiente hostil.

     A capacidade de organismos formarem seu próprio alimento através da absorção de luz e combinação de moléculas simples como água (H2O) e gás carbônico (CO2) (fotossíntese) revolucionou a face do planeta. A liberação de oxigênio (O2) para atmosfera, produto residual da fotossíntese, foi o agente transformador. O oxigênio passou a oxidar os metais da crosta formando as grandes jazidas de minérios da atualidade, mas também possibilitou, através do imenso volume de gás lançado, a formação da atmosfera. A então formada atmosfera viabilizou condições apropriadas para a manutenção da vida na superfície do planeta, pois o O2 passou a filtrar os raios ultravioleta e o gás carbônico, resíduo do processo de respiração dos organismos, criando uma barreira que mantêm as faixas de temperatura condizentes com o desenvolvimento da vida (efeito estufa).

     Assim, a partir de processos como a fotossíntese e a respiração dos micro-organismos, as condições para a evolução de organismos mais complexos estavam garantidas.

Base da cadeia alimentar dos mares

     Apos esse processo inicial, os micro-organismos não desapareceram da face da Terra, muito pelo contrário, foram, sim, evoluindo até as mais diversas formas conhecidas hoje (e muitas ainda desconhecidas). Seu papel como seres fotossintetizantes é vital para a produção de oxigênio. O fitoplâncton (organismos aquáticos microscópicos fotossintetizantes), que englobam principalmente algas, são responsáveis por grande parte da produção de oxigênio. Grandes acidentes marinhos, como derramamentos de óleo de navios, têm um impacto muito grande neste grupo de organismos, e conseqüentemente na produção de oxigênio. O plâncton, que engloba o fitoplâncton e o zooplâncton (organismos aquáticos microscópicos não-fotossintetizantes), é a base da cadeia alimentar nos sistemas aquáticos. Estes micro-organismos, algas, bactérias, protozoários e também minúsculos crustáceos e outros invertebrados servem de fonte de energia para outros organismos superiores.

Micro-organismos no combate a poluição

    Outro papel importantíssimo dos micro-organismos, principalmente as bactérias e os fungos, é a sua ação como decompositores. Eles são responsáveis pela reintrodução da matéria inorgânica à cadeia alimentar. Através da transformação de compostos mais complexos em compostos mais simples que eles possam absorver, para manter seu metabolismo e reprodução, os micro-organismos conseguem absorver grandes quantidades de carbono e disponibilizá-la a outros organismos, quando se alimentam dos micróbios. A capacidade de transformação não se limita somente a compostos orgânicos, mas também de muitos compostos inorgânicos. Dessa forma, é possível o manejo do nitrogênio (um composto inorgânico) na rotação de culturas agrícolas, onde após a colheita, plantas leguminosas, associadas a bactérias fixadoras de nitrogênio, são reincorporadas ao solo, enriquecendo-o com este nutriente, favorecendo a cultura de outras espécies.

    Esta capacidade de transformação de variadas substâncias químicas vem sendo direcionada para o emprego de micro-organismos no processo de biorremediação, ou seja, o controle de poluentes por processos biológicos. Através de estudos, os cientistas selecionam micro-organismos ou grupos destes, que em presença do agente tóxico, conseguem eliminá-lo ou transformá-lo em alguma substância que não seja tóxica. Desde a década de 80 as pesquisas têm avançado e muitos micro-organismos já vêm sendo utilizados para esse fim, as vantagens são a redução de custos, que em muitos casos podem chegar a 85%, além de o próprio processo ser auto-controlado. A proliferação dos micro-organismos vai depender da oferta da substância, assim inicialmente, quando a quantidade da substância a ser biodegradada é grande, os micro-organismos se proliferam, e seu número decresce conforme a disponibilidade diminui.

Adaptado de: http://ciencia.hsw.uol.com.br/microorganismo9.htm (consultado em 03/04/10, às 15h04min). 

Ferramentas e/ou recursos tecnológicos:

Professor, após a leitura do texto, apresente para os alunos um vídeo infantil sobre o cultivo de micro-organismos. Através deste vídeo, os alunos poderão compreender que estes seres vivos estão presentes em vários ambientes, e como podemos observá-los através de um meio de cultura. Além disso, é possível perceber também a variedade de organismos presentes nos ambientes.

http://videos.sapo.ao/ZBUPHnEQldp1SKjL9TaC (consultado em 03/04/10, às 15h18min). 

 Nesta aula não será proposto nenhum recurso complementar, pois todas as estratégias da aula estão definidas acima.

Avaliar numa perspectiva formativa implica estar atento à construção de conhecimentos conceituais, comportamentais e atitudinais de nossos alunos. Por isso é importante estar atento a todo o percurso do aluno enquanto aprende: suas ideias iniciais, aquelas apresentadas durante a investigação, à maneira que relaciona com os colegas, sua atitude investigativa e crítica, no decorrer da aula. Feitas estas considerações, propomos mais um momento para que os alunos sejam avaliados.

Sugira aos alunos que confeccionem relatórios sobre a atividade investigativa realizada, envolvendo as seguintes questões:

O que são micro-organismos?

Qual o significado das diferenças entre as colônias?

Compare o crescimento de micro-organismos nos meios de cultura expostos à ambientes diferentes.

O que se pode concluir através da análise dos resultados da exposição dos meios de cultura a diversos ambientes?

Além disso, peça para que os alunos desenhem esquematicamente o experimento (a placa antes, o local de coleta, a placa a cada observação), para que eles tenham o registro do acompanhamento do experimento.