Estudo dirigido de ecologia microbiana (1)

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1. O que diferencia os microrganismos alóctones dos autóctones? Considerando
os microrganismos extremófilos, de quais ambientes são autóctones e como
sobrevivem nesses ambientes? Exemplifique
Autóctones são capazes de crescer, sobreviver e estar metabolicamente ativos, os
Alóctones são membros transientes e não ocupam nichos funcionais daquele
ecossistema. Os ambientes extremos em que vivem é bastante diversificado: podemos
encontrar extremófilos que vivem sobre camadas de gelo (psicrófilos), que se banham
em ácido sulfúrico (acidófilos) e que vivem em situações de hipersalinidade
(halófilos), eles sobrevivem através de ajustes metabólicos e estruturais.
2. Que fatores abióticos e bióticos criam microambientes dentro dos habitats?
Fatores bióticos: micro e macrorganismos (ex: diversidade de plantas, animais e etc.);
fatores abióticos: meio ambiente (temperatura, oxigenação, pH, etc.)
3. Como a perturbação e/ou competição contribuem para a estrutura da
comunidade microbiana?
Disputam por água, nutrientes, oxigênio e espaço através da competição exclusiva,
onde alteram o quadro de vantagens relativas e preserva a presença de organismos
menos competitivos, e ambas comunidades microbianas competem utilizando os
mesmos recursos.
4. No solo, verificamos várias camadas onde podemos constatar atividades dos
microrganismos. Por que a primeira camada, a camada A, do solo superficial é a
que possui atividade microbiana mais intensa? Quais os principais papéis
desempenhados pelos microrganismos neste ambiente?
Porque a camada A possui uma grande quantidade de microrganismos que crescem
nessa camada, além também possuir uma intensa atividade microbiana. Os seus
principais papéis no solo são as interações com as plantas, estruturação de agregados e
ciclagem de nutrientes.
5. No ar os microrganismos não podem crescer embora estejam presentes. Em
qual fase do ciclo de vida de um microrganismo o ar é importante? Por quê?
O ar é fundamental para a manutenção da vida terrestre, com os microrganismos o ar é
vital para compor o Ciclo do Nitrogênio, porque eles são capazes de capturar o
nitrogênio disponível na atmosfera e degradá-lo, para que os seres vivos possam
aproveitá-lo.
6. De que forma a introdução de matéria orgânica, como um esgoto, afeta o teor
de oxigênio em um rio ou riacho?
Através da DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio), do efeito da introdução de
águas de rejeito ricos em matéria orgânica em sistemas aquáticos lóticos, processos de
degradação (eutrofização artificial em ambientes lênticos) e fatores abióticos como
salinidade e pH.
7. Na distribuição dos microrganismos na água, podemos observar os plânctons e
os bênticos. Quais as diferenças entre eles? Comente sobre a cadeia alimentar dos
microrganismos aquáticos.
Plâncton é um conjunto de organismos animais e fotossintetizantes que vivem em
ambientes aquáticos que vivem em suspensão no ambiente aquático, podendo ser
autotróficos ou heterotróficos. Bênticos são aqueles que vivem associados ao
substrato, seja em ambientes marinhos, salobros ou dulcícolas e distribuem-se dentro
ou sobre os sedimentos, fixos sobre rochas e demais tipos de substratos, como por
exemplo corais. As cadeias alimentares aquáticas servem de energia e alimento para
os consumidores, que são consumidos pelos decompositores depois que morrem. O
organismo da base desse processo é o zooplâncton, que se alimenta do fitoplâncton.
8. Embora alguns autores considerem o termo “simbiose” como sinônimo de
“mutualismo”, a simbiose pode ser considerada como qualquer condição em que
indivíduos de uma espécie vivem em associação com indivíduos de outra espécie,
podendo esta ser positiva, negativa ou sem nenhum efeito para uma das espécies
envolvidas. Cite os tipos de interações simbióticas possíveis e seus efeitos
(negativo, positivo ou nenhum) para as espécies envolvidas.
Neutralismo (sem efeito), Comensalismo (sem efeito/positivo), Sinergismo (positivo),
Mutualismo (positivo), Competição (negativo), Amensalismo (sem
efeito/positivo/negativo), Predação (positivo/negativo) e Parasitismo
(positivo/negativo).
9. Uma das principais formas de comunicação entre microrganismos é o
mecanismo de Quorum Sensing. Explique como ocorre esse processo e cite
exemplos.
É um processo de sensoriamento químico que depende da densidade populacional, e o
seu processo se dá ao acúmulo de moléculas sinalizadoras (autoindutores) células→
identificam densidade celular resposta coordena (indução ou repressão), um→
exemplo disso são as bactérias marinhas (Aliivibrio fischeri) onde o Operón lux estão
sob controle da proteína ativadora LuxR, sendo induzidas quando a concentração de
AHL (Acil-homosserinas lactonas em G-) se encontra em concentrações elevadas.
10. O que são biofilmes e como são formados?
Microrganismos envolvidos em uma matriz de polissacarose que facilita a aderência
celular entre eles e a superfície, se formam através da deposição e adesão de
microrganismos em uma superfície de contato, a qual se fixam, constituem uma matriz
de exopolissacarídeos e iniciam seu crescimento.
11. Por que um grande número de associações simbióticas entre microrganismos
envolve cianobactérias? Cite exemplos de associações.
Porque as cianobactérias são autotróficas, e isso faz com que elas disponibilizem
nutrientes para os organismos que estão em relações simbióticas com ela, e as
cianobactérias são um dos poucos microrganismos que são fixadores de nitrogênio.
12. Quais os benefícios decorrentes das associações entre microrganismos e
macrorganismos?
Os seus benefícios são o fator nutricional para o seu crescimento e formação, questão
imunológica para exercer a sua própria sobrevivência e adaptação no meio ambiente
em que vivem.
13. Micorriza é uma associação mutualista não patogênica entre certos fungos do
solo e as raízes da planta. Estes fungos podem ser classificados como
endomicorrizas e ectomicorrizas. Quais as principais diferenças entre esses dois
grupos? Quais as vantagens adaptativas que essa associação traz para as plantas
e os fungos?
Ectomicorrizas se desenvolvem mais na parte externa da raiz da planta hospedeira,
enquanto que as Endomicorrizas se formam mais no interior das raízes. Aumentam
significativamente a área de absorção de água e minerais, grande importância em
ambientes pobres em nutrientes e com pouca água, fungo se beneficia do carboidrato
produzido pela planta e a planta se beneficia pelo aumento da área de absorção
promovida pelo fungo.
14. Na fixação simbiótica do nitrogênio das leguminosas ocorre uma interação
entre bactérias e as raízes das plantas. Como ocorre essa interação? Quando ela é
considerada mutualística ou parasítica?
Se caracteriza pela formação de estruturas especializadas nas raízes, chamadas
nódulos, nos quais ocorre o processo de FBN. Após a formação de nódulos nas raízes,
a bactéria passa a fixar o nitrogênio atmosférico em compostos orgânicos que são
utilizados pelas plantas, eliminando ou diminuindo a necessidade de uso de adubos
nitrogenados. Podem ser parasíticas (quando há formação de nódulos inefetivos) ou
mutualísticas (quando há formação de nódulos efetivos).
15. Por que a rizosfera é considerada um oásis microbiano e qual(is) benefício(s)
essa comunidade microbiana pode trazer para o crescimento das plantas?
Por conta da liberação de compostos orgânicos e a seleção de grupos benéficos como
a fixação do nitrogênio, solubilizadores de fosfato, disponibilização de nutrientes,
reguladores vegetais e redução de estresse abiótico e biótico.
16. O sucesso ecológico dos insetos, dentre outros fatores, pode estar diretamente
relacionado à sua capacidade de estabelecer associações simbióticas, em especial
podemos destacar as relações mutualísticas que estas apresentam com animais,
plantas e principalmente com microrganismos. De que forma os microrganismos
presentes no intestino de insetos afetam essa diversidade de espécies, de
comportamento e de nicho ecológico? De que forma os microrganismos podem
interferir para que seu hospedeiro possa ou nãoocupar um novo nicho?
A principal função dos microrganismos presentes no intestino dos insetos é fornecer
suplemento para o inseto, se ele não possui nenhum nutriente em seu organismo,
consequentemente o inseto não irá possuir uma imunidade alta, por exemplo, se o
inseto com a imunidade se alimentar de plantas que são tóxicas, consequentemente, irá
fazer mal a esse inseto, por isso os microrganismos hospedeiros que estão presentes no
intestino dele é importante para poder manter um controle do seu nicho ecológico e
seu comportamento.
17. Compare e contraste simbiontes primários e secundários.
Simbionte Primário: Essencial para a reprodução e sobrevivência; obrigatório;
transmissão vertical.
Simbionte Secundário: Essencial para a reprodução e sobrevivência; facultativo;
transmissão vertical e horizontal.
18. Explique a seguinte afirmação: Um estado de doença ocorre quando as
células em uma relação simbiótica se desequilibram.
Os microrganismos residentes do corpo têm um papel significativo na regulação da
fisiologia de seus hospedeiros e na prevenção de infecções patogênicas, enquanto o
sistema imune dos hospedeiros é importante na determinação da composição da
microbiota, cerca de 70% das células imunes de cada indivíduo se encontram nesse
nicho. Desta forma, a microbiota intestinal, além do já reconhecido estado nutricional,
desempenha um papel fundamental na maturação, desenvolvimento e regulação do
sistema imunológico perturbações na estrutura, diversidade e quantidade das
comunidades comensais intestinais, como a disbiose, têm relação causal com
desenvolvimento de doenças imunomediadas e infecciosas. Neste contexto, a
microbiota intestinal passa a ser um alvo terapêutico provável na prevenção e
tratamento de doenças infecciosas. Um desequilíbrio entre sistema imune e microbiota
pode causar, por exemplo, a disbiose do trato vaginal, predispondo mulheres a
desenvolverem infecções como a vaginose bacteriana e a candidíase vulvovaginal.
19. Num estudo sobre a diversidade de leveduras associadas à filosfera,
utilizando métodos dependentes de cultivo, foram obtidos 258 isolados. Quais
estratégias de identificação você empregaria para a identificação desses isolados?
Cite três ferramentas e em que se baseia.
Diluição seriada, fragmentação em pedaços e trituração
20. Um pesquisador utilizou três técnicas para avaliar a comunidade microbiana
em uma amostra de solo: isolamento, PhyloChip e Metagenômica. Comparando o
resultado ele viu que a riqueza de espécies encontrada aplicando a metagenômica
foi maior quando comparada com o PhyloChip, sendo o isolamento a que
mostrou o menor número de espécies. Quais delas são dependentes ou
independentes de cultivo? O que poderia explicar essa diferença no número de
espécies observado?
PhyloChip: sonda amostras para o gene 16S rRNA, que está envolvido na produção
de proteínas e é encontrado em todas as bactérias e arqueias. Capaz de analisar
amostras de qualquer fonte – como ar, água, solo, sangue ou tecido – este microarray
identifica com rapidez e precisão organismos conhecidos e desconhecidos.
Organismos desconhecidos são classificados com base em suas semelhanças com
micróbios conhecidos.
Metagenômica: é a técnica que permite estudar genomas de micro-organismos de um
nicho ecológico sem a necessidade de realizar culturas individuais. Até o momento, é
sabido que o método traz avanços na área da saúde, na produção de alimentos e
remédios.
como o PhyloChip já vem com material genético embutido, podem causar alterações
nas amostras coletadas, já a Metagenômica é totalmente livre e não contém nenhum
material genético, o número de espécies foi bem maior do que o PhyloChip, pois não
causou nenhuma alteração no material genético das amostras coletadas.
21. Os microrganismos possuem uma vasta gama de aplicações biotecnológicas.
Considerando os grandes grupos de “fermentações” industriais (biomassa,
metabólitos primários, enzimas, metabólitos secundários, recombinantes), cite
pelo menos um exemplo de cada grupo.
Biomassa: açúcar
Metabólicos Primários: queijos e iogurtes
Metabólicos Secundários: pigmentos
Enzimas: cervejaria
Recombinantes:
22. O que é ‘penicilina’? Qual tipo de relação ecológica permitiu a sua
descoberta?
É um antibiótico, ou seja, um produto capaz de agir contra as bactérias. Como o
principal componente da parede celular das bactérias é o peptidoglicano, danos a essa
substância podem afetá-las. A penicilina foi descoberta por Alexander Fleming, em
1928, de uma maneira bastante inesperada. O pesquisador, que fazia um estudo sobre
a bactéria Staphylococcus aureus, deixou seu experimento sem nenhuma supervisão.
Quando retornou após alguns dias fora, Fleming percebeu que essa amostra estava
contaminada por mofo. Ele notou, então, que onde o fungo alojou-se as bactérias
estavam sem atividade. Ao analisar esse fungo, Fleming descobriu que pertencia ao
gênero Penicillium e que a substância por ele produzida inibia o crescimento
bacteriano.
https://www.preparaenem.com/biologia/importancia-dos-fungos.htm
23. Quais as vantagens e desvantagens do uso de controle biológico de doenças
em plantas utilizando os conceitos de relações ecológicas em relação ao controle
de doenças através do uso de agrotóxicos?
As vantagens do controle biológico, temos: A redução do risco de poluição do meio
ambiente; A diminuição da exposição dos produtos a produtos tóxicos; A ausência de
resíduos em alimentos; A não toxidez para a saúde humana; E a não exterminação de
inimigos naturais de pragas e doenças. Desvantagens do controle biológico; os
agentes de controle biológico geralmente afetam apenas o seu organismo alvo, mas há
uma possibilidade de que possam alimentar-se de um organismo benéfico e podem até
preferi-lo à praga, tornando o programa ineficaz. Embora a execução desses
programas seja barata, lançar as bases para o programa pode ser caro; os cientistas
devem gastar tempo e financiamento em pesquisas de agentes de controle biológico,
como eles funcionam e como afetarão o meio ambiente. Além disso, nem todas as
pragas podem ser controladas por agentes biológicos, ou a praga pode ser tão
semelhante a uma planta nativa ou benéfica ou a um inseto que o risco de introdução
do agente de controle supera quaisquer benefícios. Finalmente, o controle biológico
não elimina completamente a população de pragas. Nos últimos anos, tem havido
aumento progressivo do interesse pelo controle biológico. A relevância do problema
das pragas, incluindo doenças de plantas e problemas com plantas infestantes em
geral, bem como o aumento da invasão de novas pragas nas últimas décadas em
particular constituem claramente as principais razões desse interesse. Para impedir a
invasão de plantas, animais e microrganismos em áreas naturais ou intocadas, o
controle biológico é frequentemente visto como a única opção viável, por essa razão
houve também, no mundo, um aumento do controle biológico de espécies invasoras
em áreas de conservação. Embora tenha havido esforços para desenvolver métodos
químicos de controle de pragas que representam menor risco para os seres humanos e
o meio ambiente, prevê-se que os agrotóxicos permaneçam como principal estratégia
de controle de pragas ainda por muito tempo. Portanto, a expectativa de reduzir o uso
de agrotóxicos continua sendo um dos principais incentivos para o estudo e o
desenvolvimento do controle biológico.