Microrganismos de Interesse Sanitário e Ambiental

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DISCIPLINA
MICROBIOLOGIA AMBIENTAL
AULA 04
MICRORGANISMOS DE INTERESSE SANITÁRIO E AMBIENTAL
 
AUTOR
VIDEANNY VIDENOV ALVES DOS SANTOS E
CYBELLE TEIXEIRA MARQUES
TECNÓLOGO 
EM GESTÃO 
AMBIENTAL
DISCIPLINA
MICROBIOLOGIA AMBIENTAL
AULA 04
MICRORGANISMOS DE INTERESSE SANITÁRIO E AMBIENTAL
AUTOR
VIDEANNY VIDENOV ALVES DOS SANTOS E
CYBELLE TEIXEIRA MARQUES
TECNÓLOGO
EM GESTÃO 
AMBIENTAL
GOVERNO DO BRASIL
Presidente da República
DILMA VANA ROUSSEFF
Ministro da Educação
JOSÉ HENRIQUE PAIM FERNANDES
Diretor de Ensino a Distância da CAPES
JOÃO CARLOS TEATINI
Reitor do IFRN
BELCHIOR DE OLIVEIRA ROCHA
Diretor do Campus EaD/IFRN
ERIVALDO CABRAL
Diretora Acadêmica do Campus EaD/IFRN
ANA LÚCIA SARMENTO HENRIQUE
Coordenadora Geral da UAB /IFRN
ILANE FERREIRA CAVALCANTE
Coordenadora Adjunta da UAB/IFRN
MARLI TACCONI
Coordenadora do Curso 
de Tecnologia em Gestão Ambiental
MARIA DO SOCORRO DIÓGENES PAIVA
MICROBIOLOGIA AMBIENTAL 
AULA 04
Microrganismos de Interesse Sanitário e Ambiental
Professor Pesquisador/Conteudista
VIDEANNY VIDENOV ALVES DOS SANTOS E 
CYBELLE TEIXEIRA MARQUES
Diretora da Produção de Material Didático
ROSEMARY PESSOA BORGES
Coordenador da Produção de 
Material Didático
LEONARDO DOS SANTOS FEITOZA
Revisão Linguística
HILANETE PORPINO DE PAIVA
Coordenação de Design Gráfico
LEONARDO DOS SANTOS FEITOZA
Projeto Gráfico
BRENO XAVIER
Diagramação/ Ilustração
ERIWELTON CARLOS M. DA PAZ
INSTITUTO FEDERAL DE
EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
RIO GRANDE DO NORTE
Campus EaD
5
INTEMPERISMO E SOLO
APRESENTANDO A AULA
Caro(a) aluno(a), nesta aula discutiremos sobre a 
distribuição dos microrganismos na natureza, os principais 
fatores físicos que influenciam essa distribuição e examinaremos 
como alguns microrganismos conseguem viver em condições 
extremas. Na sequência, você compreenderá a importância dos 
microrganismos na manutenção do equilíbrio do ambiente pela 
reciclagem dos elementos químicos e pela manutenção da cadeia 
alimentar em ambientes aquáticos. Por fim, conhecerá como os 
microrganismos são utilizados no tratamento de esgotos e na 
limpeza de poluentes. 
DEFININDO OBJETIVOS
Ao final desta aula, você deverá ser capaz de:
•	 Compreender a distribuição dos microrganismos na 
natureza;
•	 Perceber a influência dos fatores físicos na distribuição 
ambiental dos microrganismos;
•	 Refletir que a compreensão das adaptações de 
organismos extremófilos ao seu ambiente auxilia no 
desenvolvimento de produtos biotecnológicos; 
•	 Perceber a importância dos microrganismos para a 
manutenção da vida na Terra;
•	 Reconhecer os microrganismos de interesse sanitário e 
ambiental.
6
GEOLOGIA AMBIENTAL
DESENVOLVENDO O CONTEÚDO
DISTRIBUIÇÃO DOS MICRORGANISMOS NA NATUREZA
 
Os microrganismos e seus habitats
Você já parou para pensar que os microrganismos estão 
presentes em todos os lugares onde existe vida? Pois é, existem 
diferentes ambientes que rodeiam os seres vivos e não há nenhum 
local na Terra capaz de sustentar a vida sem microrganismos 
(SCHAECHTER; INGRAHAM; NEIDHARDT, 2010). 
Na aula 02, você foi questionado sobre a quantidade de 
espécies de microrganismos que existem na Terra, está lembrado? Agora, você 
arriscaria dizer quantos microrganismos existem no mundo? Estima-se que o número 
total de células microbianas na Terra seja cerca de 5x1030 células, o que corresponde 
a maior porção da biomassa do planeta (MADIGAN et. al., 2010). 
Como vimos nas aulas anteriores, os microrganismos podem ser encontrados 
por toda parte. Mas, você sabia que existem ambientes onde podemos encontrar os 
principais ecossistemas desses seres microscópicos? São eles: ambientes aquáticos 
(oceanos, lagoas, lagos, riachos, gelo e fontes termais), ambientes terrestres (solo 
e ambientes da subsuperfície profunda) e em outros organismos, como plantas e 
animais (MADIGAN et. al., 2010). 
Vamos ver agora exemplos que evidenciam a amplitude do número de 
microrganismos que habitam os ambientes mencionados anteriormente. Nos 
oceanos há quase um milhão de bactérias por ml de água, totalizando, no mínimo, 
1029 células em todos os oceanos (SCHAECHTER; INGRAHAM; NEIDHARDT, 2010); 
em uma colher de solo fértil, podem existir milhões de microrganismos; os animais 
carregam uma grande população de microrganismos em suas superfícies corpóreas, 
no trato intestinal e em seus orifícios e as bactérias são responsáveis por mais de 50% 
do peso da fezes humanas e de animais (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 2005a).
7
INTEMPERISMO E SOLO
Microrganismos Extremófilos 
Você lembra que comentamos sobre ambientes extremos na aula 02? Naquela 
aula falamos sobre o domínio Archaea e citamos como exemplo de seres procariontes 
prertencentes a esse domínio os que vivem em ambientes extremos. Agora, vamos 
conhecer mais um pouco sobre os microrganismos extremófilos, ou seja, seres 
microscópicos que sobrevivem e crescem em condições extremas de temperatura, 
pressão, radiação, acidez, alcalinidade ou salinidade. 
Os microrganismos extremófilos possuem representantes distribuídos, 
principalmente, nos domínios Bacteria e Archaea. Esses seres já foram encontrados 
em fontes de água fervente, em minúsculas aberturas em rochas a um quilõmetro 
de profundidade, em riachos formados nas montanhas pelo derretimento da neve 
e em águas com muita concentração de sal, como por exemplo as do mar Morto. 
Também já foram isoladas mais de 5000 bactéria de cada milímetro de neve no 
Polo Sul e explorações nas profundezas do oceano revelam um grande número 
de microganismos que vivem na ausência de luz e sujeitos a grandes pressões 
(TORTORA; FUNKE; CASE, 2012). Observe na figura 1 representantes extremófilos dos 
domínios Bacteria e e a localização de alguns ambientes onde eles já foram 
encontrados.
LEMBRE-SE!
Como os microrganismos estão distribuidos por todo o globo terrestre 
e possuem ampla relação com os demais seres vivos, foi necessário classificá-
los e, assim, organizá-los em grupos com base em algumas características. 
VOCÊ SABIA?
Os microrganismos que vivem em ambientes extremos não só suportam 
esses extremos como, na realidade, requerem a condição extrema para seu 
crescimento. Esse é o motivo de serem chamados extremófilos, já que o 
sufixo filo significa “amante” (MADIGAN et. al., 2010).
8
GEOLOGIA AMBIENTAL
O potencial biotecnológico dos microrganismos extremófilos tem merecido 
uma atenção cada vez maior da comunidade científica. Antigamente, estes seres 
eram vistos com curiosidade, porém, agora, estão sendo considerados soluções 
viáveis para os problemas econômicos e/ou ecológicos de diversos processos 
industriais, não só devido aos seus processos metabólicos, mas devido às próprias 
enzimas que produzem, as quais possuem, muitas vezes, propriedades com enorme 
Fig. 01 - Microrganismos extremófilos representantes dos domínios Bacteria e 
Archaea e alguns ambientes onde eles já foram encontrados. 
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DISPERSÃO DOS MICRORGANISMOS
Como seres tão pequenos e morfologicamente tão simples conseguem 
alcançar quase todos os lugares da Terra? As correntes de ar transportam os 
microrganismos desde a superfície terrestre até as camadas superiores da 
atmosfera e, assim, eles podem percorrer todo o planeta. Por esse motivo, 
algumas vezes são encontrados microrganismos característicos dos oceanos 
no pico de uma montanha. Além disso, eles também podem ser transportados 
por correntes de água, por outros seres vivos ou através de objetos. Mas 
cuidado! Quando os dejetos contendo microrganismos patogênicos são 
lançados em em água corrente, pode-se causar a disseminação de doenças.
9
INTEMPERISMO E SOLO
potencial biotecnológico (FÉLIX, 2008). Veja alguns exemplos do uso de enzimas de 
organismos extremófilos na indústria: hidrólise do amido, branqueamento de papéis, 
processamento de alimentos, limpeza do ambiente pela degradação de poluentes e 
indústriafarmacêutica.
Você conheceu uma infinidade de ambientes que os microrganismos 
conseguem habitar, agora, você lembra quais mecanismos esses seres microscópicos 
possuem para, em alguns casos, suportar condições tão adversas e poderem estar 
em, praticamente, todos os lugares? Vimos, na última aula, que a capacidade que 
os microrganismos possuem de viver em uma grande variedade de ambientes está 
associada com a diversidade genética que eles possuem, o que reflete diretamente na 
sua diversidade metabólica. Você também deve lembrar que vimos, na aula anterior, 
a presença de vias metabólicas exclusivas nos microrganismos e, por esse motivo, 
eles são capazes de obter energia metabólica de forma que nenhum outro grupo de 
organismo consegue. Dessa forma, os microrganismos conseguem viabilizar a vida 
em ambientes que antes acreditava-se impossível. 
Influência dos fatores físicos na distribuição ambiental dos 
microrganismos
Bem, até agora nos limitamos a conhecer os principais ambientes habitados 
pelos microrganismos e os principais fatores, característicos desses seres, que estão 
relacionados ao sucesso na colonização de locais tão diversos. Mas, você saberia 
dizer quais os fatores ambientais que influenciam a sobrevivência e distribuição 
desses seres no ambiente? O metabolismo dos microrganismos é amplamente 
PARA REFLETIR
O desenvolvimento de novos produtos biotecnológicos 
ambientais pode estar associado à melhor compreensão das 
adaptações de organismos extremófilos ao seu ambiente? O 
próximo tópico da aula irá auxiliá-lo (a) nessa reflexão.
10
GEOLOGIA AMBIENTAL
afetado pelos fatores químicos e físicos de seu ambiente (MADIGAN et. al., 2010). 
Na aula passada, você percebeu a importância dos nutrientes (fatores químicos) 
para os microrganismos. Agora, nós vamos conhecer melhor como a sobrevivência e 
distribuição dos microrganismos é influenciada pelas condições físicas do ambiente. 
Porém, abordaremos apenas os fatores temperatura, pH e salinidade. 
A temperatura influencia diretamente o crescimento dos microrganismos, 
pois todos os processos de crescimento são dependentes de reações químicas 
que são afetadas pela temperatura (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 2005a). Para que os 
microrganismos pudessem habitar locais com diversidades de temperaturas tão 
grandes, foi necessário que eles desenvolvessem ao longo do tempo adaptações em 
suas móléculas de ácidos nucleicos, proteínas e enzimas e, na própria maquinaria de 
síntese de proteínas, assim como em várias estruturas como a membrana. 
Para cada microrganismo existe uma temperatura mínima, abaixo da qual o 
crescimento não é possível, uma temperatura ótima, na qual o crescimento ocorre 
rapidamente, e uma temperatura máxima. Acima dela o crescimento torna-se 
impossível (MADIGAN et. al., 2010). Observe na figura 2 a relação entre crescimento 
microbiano e variação da temperatura. Perceba que as alterações celulares e 
metabólicas vão ocorrendo à medida que a temperatura aumenta ou diminui e 
influenciam diretamente na taxa 
de crescimento. 
De acordo com 
Madigan et. al. (2010) os 
microrganismos podem ser 
divididos em quatro grupos 
conforme as temperaturas 
ótimas de crescimento: 
psicrófilos (o ponto ótimo 
está situado em temperaturas 
baixas); mesófilos (o 
ponto ótimo corresponde 
a temperaturas medianas); 
Fig. 02 - Microrganismos extremófilos 
representantes dos domínios Bacteria e Archaea e 
alguns ambientes onde eles já foram encontrados. 
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20
10
).
11
INTEMPERISMO E SOLO
termófilos (o ponto ótimo encontra-se em temperaturas altas); e hipertermófilos 
(o ponto ótimo está em temperaturas muito altas). Veja na tabela 1 as principais 
características de cada um desses grupos. 
CARACTERÍSTICAS
Grupo de 
Microrganismo
Intervalo de 
temperatura de 
crescimento
Principais 
representantes 
microscópicos
Principais 
habitats
Importância 
econômica
PSICRÓFILOS
Os microrganismos 
psicrófilos 
crescem melhor 
em temperaturas 
de 15 a 20ºC, 
podendo crescer 
em temperaturas 
mais baixas
bactérias, 
fungos, algas e 
protozoários.
águas frias, solos 
tais como os de 
oceanos e das 
regiões polares.
deterioram 
o alimento 
estocado por 
longos periodos 
a temperatura 
de 4 a 10ºC.
MESÓFILOS 25 a 40ºC.
Bactérias 
patogênicas e 
saprófitas, os 
fungos, as alga e os 
protozoários.
Dentro do corpo 
de animais e 
em ambientes 
terrestres e 
aquáticos de 
clima temperado 
e tropical.
São patógenos, 
deteriorantes 
e utilizados na 
fabricação de 
alimentos.
TERMÓFILOS
A maioria cresce 
em torno de 40 a 
85ºC, mas crescem 
melhor entre 50 a 
60ºC.
Procariontes 
e fungos 
filamentosos.
Dentro do corpo 
de animais e 
em ambientes 
terrestres e 
aquáticos de 
clima temperado 
e tropical.
São patógenos, 
deteriorantes 
e utilizados na 
fabricação de 
alimentos.
HIPERTERMÓFILOS Acima de 80 ºC. Procariontes Áreas vulcânicas e fontes termais.
Produtos de 
produtos 
biotecnológicos.
Tab. 01 - Divisão dos microrganismos conforme suas temperaturas ótimas de 
crescimento e principais características de cada grupo
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.
12
GEOLOGIA AMBIENTAL
O pH faz referência à acidez ou alcalinidade de uma solução (TORTORA; FUNKE; 
CASE, 2012). A maioria dos microrganismos são neutrófilos, ou seja, crescem melhor 
em pH neutro, mas existerm alguns que suportam condições extremas de acidez ou 
alcalinidade. O reduzido número de espécies que conseguem viver em ambientes 
com valores muito baixo ou alto de pH é devido esses extremos provocarem diversos 
problemas associados ao funcionamento celular como a desnaturação de proteínas, 
danos no DNA e na membrana celular. 
Microrganismos que apresentam crescimento ótimo em pH baixo, normalmente 
abaixo de pH 6, são conhecidos como acidófilos. Os fungos tendem a ser mais 
tolerantes ao ácido do que as bactérias e alguns procariotos também são acidófilos. 
Ambientes contendo pH ácidos são comumente encontrados em locais associados a 
atividades vulcânicas. Já aqueles microrganismos que apresentam pH ótimo igual a 
9 ou superior são conhecidos como alcalifílicos. Eles são encontrados normalmente 
em lagos ricos em carbonato de cálcio e solos ricos em carbonato. Seus principais 
representantes são os procariotos (MADIGAN et. al., 2010).
PESQUISE 
Pesquise sobre o processo de compostagem de resíduos sólidos. Esse 
conhecimento prévio será importante para a aula 11, na qual você conhecerá 
as etapas da compostagem e a importância dos organismos termófilos para 
o processo. Não deixe de registrar a sua pesquisa em seu material.
PARA REFLETIR
Na aula passada, durante a abordagem do metabolismo 
energético, você estudou a fermentação bacteriana. Agora, 
relacione o fato de poucas bactérias crescerem em um pH 
ácido abaixo de 4 e muitos alimentos como o chucrute, os 
picles e muitos queijos serem protegidos da deteriorização por 
produtos formados durante o processo da fermentação bacteriana. 
13
INTEMPERISMO E SOLO
A disponibidade de água no ambiente é fundamental para a sobrevivência 
dos microrganismos, uma vez que eles obtêm a maioria dos seus nutrientes na 
água presente no seu meio. Além de requererem água para seu crescimento, sua 
composição chega a ser 80 a 90% de água (TORTORA; FUNKE; CASE, 2012 ). Você não 
pode deixar de lembrar que na aula passada, falamos sobre a importância da água 
para o metabolismo dos microrganismos. 
A água está em constante movimento através da membrana citoplasmática, em 
um fluxo com sentido que parte de uma solução contendo uma baixa concentração 
de substâncias dissolvidas (solutos) para outro contendo uma alta concentração 
de solutos. A força com a qual ela se move é conhecida como pressão osmótica. 
Em meio aquoso, não devem existir grandes diferenças na concentração de solutos 
dentro e fora da célula microbiana, ou as células poderiam desidratar-se ou romper-
se (PELCZAR;CHAN; KRIEG, 2005a).
 A salinidade, de águas naturais, varia de quase zero em água doce podendo 
chegar à saturação (32% de NaCl) em lagos salgados, como no Grande Lago Salgado 
em Utah (TORTORA; FUNKE; CASE, 2012). 
Os microrganismos podem ser classificados em relação à tolerância ou 
necessidade da presença de salinidade no ambiente em que habitam. Não 
halófílos são aqueles que não necessitam e não toleram a presença de sal no meio; 
halotolerantes crescem melhor na ausência, mas suportam certo grau de salinidade 
no ambiente; halófilos são aqueles que necessitam de uma determinada quantidade 
de sal; halófilos extremos necessitam de sal em concentrações elevadas (MADIGAN 
et. al., 2010). Observe na figura 3 o efeito da concentração de cloreto de sódio (NaCl) 
no crescimento de microrganismos com diferentes tolerâncias ou necessidades de 
sal. 
Compreender como os fatores ambientais influenciam a distribuição dos 
microrganismos na natureza é importante para entender e densenvolver métodos de 
controle das atividades microbianas, que será assunto da nossa aula de número 06.
14
GEOLOGIA AMBIENTAL
ATIVIDADE 01
1.1. Quais substâncias constroem as células? Quais 
são os principais elementos químicos que formam 
essas substâncias?
1.2. De um modo geral, comente sobre a importância 
dos elementos químicos citados na questão 1 para 
os microrganismos.
1.3. Como os microrganismos obtêm os elementos químicos 
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20
10
).
Fig. 03 - Efeito da concentração de cloreto de sódio no 
crescimento de microrganismos com diferentes tolerâncias ou 
necessidades de sal.
VOCÊ SABIA?
Peixe salgado e frutas em calda são conservados pela retirada osmótica 
de água de quaisquer células microbianas que estejam presentes.
15
INTEMPERISMO E SOLO
OS MICRORGANISMOS E O MEIO AMBIENTE
O papel dos microrganismos na reciclagem da matéria
Antes de iniciarmos esse assunto, reveja o tópico Microbiologia do ambiente 
da aula 01. Nele citamos o importante papel que os microrganismos possuem na 
manutenção do equilíbrio ambiental através da reciclagem dos elementos químicos, 
devolvendo ao ambiente a energia e os nutrientes contidos em animais, plantas e 
resíduos orgânicos. 
Na aula passada, vimos que os elementos químicos são indispensáveis para 
todos os seres vivos. Você consegue recordar o motivo deles serem tão importantes? 
Alguns elementos químicos, principalmente, carbono, nitrogênio, oxigênio, enxofre e 
fósforo são considerados essenciais para a vida por participarem da formação dos 
componentes e do funcionamento celular. Porém, existe um problema. Eles são 
abundantes na natureza, mas não necessariamente nas formas que possam ser 
utilizados pelos organismos vivos. Os microrganismos, através de suas atividades 
metabólica, são os principais responsáveis pela conversão desses elementos em 
formas que possam ser utilizadas por plantas e animais, provocando alterações 
químicas e físicas significativas nos ecossistemas (TORTORA; FUNKE; CASE, 2012). 
Você deve estar lembrado que o carbono forma o esqueleto estrutural de 
carboidratos, lipídeos e proteínas. Quando ocorre a morte de algum organismo 
necessários para o seu crescimento? Cite exemplos.
1.4. O que são elementos traços? Liste os principais e explique a 
sua importância.
1.5. É correto afirmar que a água é um nutriente por ser indispensável 
para o crescimento dos microrganismos? Justifique a sua resposta.
1.6. Explique a importância de conhecer as exigências nutricionais 
dos diferentes microrganismos.
1.7. Explique a importância do gás oxigênio para a sobrevivência dos 
microrganismos aeróbicos obrigatórios, anaeróbicos facultativos 
e anaeróbicos obrigatórios.
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.
16
GEOLOGIA AMBIENTAL
vivo os microrganismos (principalmente bactérias e fungos), por meio do processo 
de decomposição, devolvem esse elemento químico para a atmosfera na forma de 
dióxido de carbono (CO2). Os organismos fototróficos, como as cianobactérias, as 
plantas verdes, as algas, e as bactérias verdes e púrpuras sulfurosas utilizam o dióxido 
de carbono para realizarem a fotossíntese e produzir matéria orgânica para os 
organismos heterótrofos como animais, fungos e bactérias (TORTORA; FUNKE; CASE, 
2012). Se não fosse pela decomposição do material orgânico pelos microrganismos, 
o carbono se acumularia na matéria vegetal morta e não estaria disponível em 
quantidades suficientes, como o dióxido de carbono para o crescimento das plantas 
(SCHAECHTER; INGRAHAM; NEIDHARDT, 2010). Você saberia dizer outro processo 
do metabolismo energético dos microrganismos que libere dióxido de carbono 
para a atmosfera? Seres microscópicos quimiorganotróficos realizam a respiração 
aeróbica e, por meio dela, disponibilizam o CO2 para a atmosfera.
O oxigênio da nossa atmosfera é constantemente reabastecido pela atividade 
dos seres vivos e foi 
originalmente produzido 
por bactérias fotossintéticas. 
Até os dias de hoje, 
pelo menos, metade do 
oxigênio presente no ar 
resulta da fotossíntese 
algas microscópicas e 
cianobactérias; o resto 
origina-se da fotossíntese 
vegetal (SCHAECHTER; 
INGRAHAM; NEIDHARDT, 
2010).
O enxofre, na sua 
forma elementar, não pode ser utilizado por plantas ou animais. Entretanto, algumas 
bactérias, como a bactéria autotrófica Thiobacillus thiooxidans, podem convertê-lo 
em sulfato, uma forma que pode ser utilizada por todos os seres vivos. As plantas 
O QUE É UM PRODUTO BIODEGRADÁVEL?
Materiais biodegradáveis são aqueles 
que podem ser decompostos por meio da 
ação natural dos microrganismos. Hoje, existe 
a preocupação com a poluição ambiental 
causada por produtos não biodegradáveis, 
como a maioria dos plásticos. Respondendo 
a essa preocupação, os cientistas estão 
desenvolvendo materiais que são mais 
facilmente degradados pelos microrganismos 
(PELCZAR; CHAN; KRIEG, 2005b).
17
INTEMPERISMO E SOLO
utilizam o enxofre dos sulfatos para a síntese de alguns aminoácidos (PELCZAR; 
CHAN; KRIEG, 2005b). 
O fósforo tende a acumular-se nos mares, pois diferente dos outros ciclos, não 
existe um produto volátil contendo fósforo para retornar fósforo para a atmosfera. 
O ciclo do fósforo envolve mudanças de formas solúveis para insolúveis e de fosfato 
orgânico para inorgânico, frequentemente em relação ao pH. Por exemplo, o fosfato 
nas rochas pode ser solubilizado por bactérias como o Thiobacillus (TORTORA; FUNKE; 
CASE, 2012). 
Você já deve ter ouvido falar no ciclo do nitrogênio e que os microrganismos 
realizam um papel fundamental em várias etapas do ciclo (figura 4). Com exceção dos 
nitratos sintetizados quimicamente, usados como fertilizantes, somente algumas 
bactérias são fonte significativa de nitrogênio utilizável, pois conseguem converter 
o nitrogênio atmosférico (N2) em amônia, essencial para toda a vida (SCHAECHTER; 
INGRAHAM; NEIDHARDT, 2010). Vamos ver como elas conseguem realizar essa 
conversão?
Fig. 04 - Ciclo de Nitrogênio
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18
GEOLOGIA AMBIENTAL
Durante a 
decomposição da matéria 
orgânica, as proteínas 
serão quebradas em 
seus constituintes, os 
aminoácidos. Estes sofrerão 
desaminação, ou seja, 
terão o grupamento amina 
removido e este será 
convertido em amônia 
(NH3), etapa conhecida 
como amonificação. Como 
a amônia é um gás, ela 
desaparece rapidamente do 
solo seco, mas em solo úmido 
torna-se solúvel em água, 
e íons amônio (NH4
+) são 
formados. O próximo passo 
será realizado por algumas 
bactérias nitrificantes, como 
as dos gêneros Nitrosomonas 
(oxidam amônia em nitrito) 
e Nitrobacter (oxidam 
nitrito em nitrato), processo 
denominado nitrificação. 
Essas bactérias possuem 
como características serem 
aeróbias, gram-negativas, 
quimioautotróficas e, 
geralmente habitam o 
solo, o esgoto e ambientes 
FIXAÇÃO DE NITROGÊNIO
As bactériasfixadoras de nitrogênio 
podem ter vida livre ou estabelecerem uma 
relação de simbiose com certas plantas. 
Encontramos os organismos de vida livre 
amplamente distribuídos no solo e, como 
principais representantes, temos as espécies 
pertencentes ao gênero Azotobacter e 
as cianobactérias, que são aeróbias, e o 
Clostridium pasteurianum, que é anaeróbio. 
A fixação de nitrogênio realizada por esses 
microrganismos é de grande importância 
nos campos alagados de arroz, no solo 
improdutivo, em superfícies rochosas novas 
e em solos áridos cultivados ou virgens. No 
segundo caso, temos a fixação simbiótica 
do nitrogênio, que é de grande importância 
para a agricultura. Bactérias, conhecidas 
como rizóbios, do gênero Rhizobium, 
Bradyrhizobium e outros infectam raízes 
de plantas leguminosas, como soja, feijão, 
ervilha e amendoim formando nódulos 
em suas raízes. Nessa associação a planta 
fornece condições anaeróbicas e nutrientes 
para o crescimento da bactéria, e a bactéria 
fixa o nitrogênio, que pode ser incorporado 
às proteínas da planta (PELCZAR; CHAN; 
KRIEG, 2005b; TORTORA; FUNKE; CASE, 
2012). 
19
INTEMPERISMO E SOLO
aquáticos. As plantas tendem a utilizar o nitrato como fonte de nitrogênio e, 
muitas bactérias heterotróficas aeróbicas, após formação do nitrato por meio da 
nitrificação, são capazes de convertê-lo em amônia e a utilizam para produzir seus 
aminoácidos. Para finalizar o ciclo, algumas bactérias, em condições de anaerobiose, 
são capazes de reduzir o nitrato a nitrogênio gasoso por um processo denominado 
desnitrificação. Esse processo é útil para essas bactérias produzirem energia, mas 
do ponto de vista agrícola, é indesejável por resultar na perda de nitrogênio do 
solo e, consequentemente, diminuir a quantidade de nutrientes disponível para o 
crescimento da planta (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 2005b; TORTORA; FUNKE; CASE, 2012).
Os microrganismos e os ambientes aquáticos
As águas superficiais podem ser classificadas como água doce, de estuário e 
oceânica. Esses corpos de água possuem variação considerável nas características 
físicas, o que afeta os microrganismos presentes. Esses seres, em águas naturais, 
estão distribuídos desde a região superficial à zona bêntica. Nos estuários, as 
condições ambientais variam de águas doce à oceânica e, por isso, a diversidade de 
microrganismos é bastante grande. Nos oceanos, a região superficial bem como as 
águas de todas as profundidades também apresentam um conjunto característico 
de seres microscópicos. Aqueles encontrados na região superficial formando o 
plâncton são principalmente cianobactérias, algas e protozoários. As populações 
de cianobactérias e algas são denominadas de fitoplâncton, já as constituídas de 
protozoários são denominadas de zooplâncton. No sedimento bêntico encontramos 
um grande número de bactérias, muitas das quais são aeróbias facultativas ou 
anaeróbias (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 2005b). 
Os seres microscópicos ocupam importante posição na cadeia alimentar do 
ambiente aquático (figura 5). Como exemplo, podemos citar o fato do zooplâncton 
alimentar-se do fitoplâncton e estes serem produtores de alimentos para a cadeia 
alimentar no oceano já que, através da fotossíntese, convertem a energia do sol em 
energia química. Outros microrganismos (quimiolitotróficos) também atuam como 
produtores, pela transformação de compostos químicos inorgânicos em compostos 
orgânicos (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 2005b).
20
GEOLOGIA AMBIENTAL
Um grande número de microrganismos em um corpo de água geralmente 
indica altos níveis de nutrientes nesse ambiente. Caso ocorra um aumento excessivo 
de microrganismos em decorrência do excesso de nutrientes em um corpo de água, 
teremos o fenômeno da eutrofização (voltaremos a falar sobre esse fenômeno 
na aula 10). Como o oxigênio não se difunde muito bem na água, o crescimento 
de microrganismos na água parada com nutrientes provoca a rápida utilização do 
oxigênio dissolvido nela. Consequentemente, a água fica sem oxigênio, os peixes 
morrem e ocorre produção de odores devido à atividade anaeróbica. O movimento da 
água tende a aumentar a quantidade de oxigênio dissolvida e auxilia no crescimento 
da população de bactérias aeróbicas. Portanto, o movimento melhora a oxigenação 
da água e auxilia na degradação de nutrientes poluidores (TORTORA; FUNKE; CASE, 
2012).
Microrganismos e a limpeza do ambiente
Como vimos na aula passada, a diversidade de microrganismos permitiu 
Fig. 05 - Principais eventos da cadeia alimentar aquática.
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21
INTEMPERISMO E SOLO
a utilização de um vasto repertório de substâncias orgânicas para a nutrição e o 
crescimento desses seres. Acredita-se que, havendo água disponível, para quase 
todo composto orgânico que ocorre naturalmente, existe pelo menos um tipo de 
microrganismo que pode degradá-lo. Isso é muito útil para a limpeza de poluentes 
ambientais (SCHAECHTER; INGRAHAM; NEIDHARDT, 2010). 
A seguir, você verá alguns exemplos de técnicas que utilizam os microrganismos 
ou produtos de seu metabolismo, como enzimas, para limpeza do meio ambiente. 
Tratamento de esgoto
A águas de esgoto ou residuais são águas que já foram utilizadas pelo homem 
para fins domésticos ou industriais. Podemos encontrar nas diferentes tipos de 
microrganismos como fungos, protozoários, algas, bactérias e vírus. Por isso, o 
esgoto deve ser tratado para eliminar microganismos potencialmente patogênicos. 
As estações de tratamento de esgoto combinam processos físicos com a ação de 
microrganismos benéficos. O papel desses organismos é de fundamental importância, 
pois eles degradam grande parte do material orgânico presente e decompõem 
outras substâncias químicas indesejáveis. Um dos microrganismos mais importantes 
para avaliar a potabilidade da água é Escherichia coli, pois sua presença indica a 
contaminação com material fecal, já que esta bactéria é encontrada normalmente 
no trato intestinal humano (PELCZAR; CHAN; KRIEG, 2005b; TORTORA; FUNKE; CASE, 
2012). Voltaremos a falar nesse assunto na aula 10.
Biorremediação
Você deve estar lembrado que, na aula passada, citamos o exemplo de bactérias 
que degradam ácidos graxos para obter energia e poderem ser utilizadas para 
degradar produtos do petróleo, sendo úteis como biorremediadoras em desastres 
ambientais que envolvam derramamento de óleo no ambiente. Esse processo que 
utiliza microrganismos na degradação de poluentes gerados pelas atividades humanas 
é conhecido como biorremediação microbiana. Os microrganismos, do próprio 
ambiente ou introduzidos (em estado nativo ou geneticamente modificado), podem 
ser utilizados para consumir óleo derramado, solventes, pesticidas e outros poluentes 
22
GEOLOGIA AMBIENTAL
tóxicos ao ambiente. A biorremediação simplesmente acelera o processo natural de 
limpeza por meio da introdução de microrganismos consumidores de poluentes, ou 
de nutrientes específicos que auxiliam os microrganismos a degradarem os poluentes 
(MADIGAN et. al., 2010). 
A figura 6 representa o 
uso de microrganismos 
no processo de 
b i o r r e m e d i a ç ã o . 
Perceba, na figura 6, 
a diferença entre a 
quantidade de óleo 
presente na porção 
da praia onde não foi 
utilizado o tratamento 
(à esquerda) e na 
porção da praia que 
recebeu o tratamento 
(à direita).
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Fig. 06 - Biorremediação de um derramamento de 
óleo no Alasca.
PESQUISE 
Produtos químicos que não são encontrados normalmente na natureza 
são conhecidos como xenobióticos. Muitos desses produtos, como os 
pesticidas são altamente resistentes à degradação microbiológica. Um 
exemplo é o inseticida DDT, que por ser tão resistente, acumulou-se em níveis 
prejudiciais no ambiente (TORTORA; FUNKE; CASE, 2012). Sabendo disso, 
pesquise como ocorre a contaminação de águassubterrâneas por pesticidas 
e descreva uma alternativa para o uso do mesmo. Esta deve ser viável 
economicamente e não agredir o meio ambiente. Não deixe de registrar sua 
pesquisa em seu material. 
23
INTEMPERISMO E SOLO
Resíduos sólidos municipais
Os resíduos sólidos municipais (lixo) devem passar por tratamento antes de 
sua disposição final na natureza. A fase de tratamento dos resíduos corresponde ao 
conjunto de ações que objetivam a minimização da geração de lixo e a diminuição 
da periculosidade e do seu volume, quando possível (BRASIL, 2005). A compostagem 
(tema da aula 11) e a digestão anaeróbica são processos de tratamento de resíduos 
que dependem da ação de microrganismos para acontecer. 
A digestão anaeróbica é um processo de degradação biológica de resíduos 
sólidos que ocorre na ausência de oxigênio. Como resultado da degradação dos resíduos 
sólidos, é gerado o chorume, um líquido de coloração escura, odor desagradável e 
altamente tóxico. Esse líquido possui alto poder de contaminação, podendo contaminar 
o solo e as águas subterrâneas e superficiais. Além da formação do chorume, o processo 
de digestão anaeróbica gera gases que contribuem para o aquecimento global 
da Terra, como o metano (CH4), que é tóxico e altamente inflamável, e o dióxido de 
carbono (CO2). O metano é uma das mais convenientes fontes de energia produzida 
pela bioconversão. 
Atualmente, muitas 
comunidades produzem 
quantidades úteis de 
metano a partir de 
resíduos de aterros 
(BRASIL, 2005; TORTORA; 
FUNKE; CASE, 2012).
O aterro sanitário 
(figura 7) é um local 
ambientalmente seguro 
para a disposição final 
dos resíduos no solo. Os 
resíduos dispostos nesse 
local serão confinados no 
menor espaço e volume 
VOCÊ SABIA? 
Acredita-se que existam 10 trilhões de 
toneladas de metano nos sedimentos do 
fundo do oceano. Esse valor corresponde, 
aproximadamente, duas vezes mais a quantia 
de depósitos de combustíveis fósseis da Terra, 
como carvão e o petróleo. Além disso, as 
bactérias metanogênicas nas profundezas do 
oceano estão constantemente produzindo mais. 
Como o metano é muito mais potente como 
gás de efeito estufa que o dióxido de carbono, o 
ambiente da Terra seria perigosamente alterado 
se todo esse gás escapasse para a atmosfera 
(TORTORA; FUNKE; CASE, 2012).
24
GEOLOGIA AMBIENTAL
possíveis e estarão isolados do ambiente por meio da impermeabilização do solo, 
da cobertura das camadas de lixo e da drenagem dos gases para não gerar danos 
ambientais e para a saúde pública (BRASIL, 2005).
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Fig. 07 - Representação esquemática de um aterro sanitário.
ATIVIDADE 03
1.1. Como ocorre a fixação do dióxido de carbono (CO2) 
e quais os microrganismos capazes de fixá-lo? 
1.2. Defina desaminação, amonificação, nitrificação, 
desnitrificação e fixação de nitrogênio.
1.3. Diferencie a fixação de nitrogênio simbiótica da 
não simbiótica.
1.4. Qual a importância dos microrganismos para a vida em ambientes 
aquáticos?
25
INTEMPERISMO E SOLO
1.5. Quais as características presentes nos microrganismos que 
permitem sua utilização em diferentes técnicas para limpeza do 
ambiente?
1.6. O que é biorremediação? Cite dois exemplos nos quais essa tácnica 
possa ser utilizada.
1.7. Qual a importância ambiental do aproveitamento de metano 
produzido a partir da bioconversão que ocorre em aterros sanitários?
LEITURAS COMPLEMENTARES
1. Leia o texto intitulado “Compromisso brasileiro 
com a vida dos solos” extraído da revista XXI – Ciência para 
a vida (ZAMBUDIO, Sandra. Compromisso brasileiro com 
a vida dos solos. Revista XXI: Ciência para a vida, Brasília, 
n. 01, p. 10-15, jun.-set., 2012. Disponível em: <http://
revista.sct.embrapa.br/download/XXI_n1_pt.pdf>. Acesso 
em 14 abr. 2014.). Sua leitura proporcionará uma melhor 
compreensão sobre a fixação de nitrogênio e a utilização de 
microrganismos fixadores na agricultura. O texto encontra-
se na plataforma Moodle.
2. Leia também o texto intitulado 
“Biorremediação” disponível na plataforma Moodle. O texto 
contém conceitos importantes sobre biorremediação e 
explica como aplicar esta técnica na limpeza de ambientes 
poluídos. Texto extraído da revista Biotecnologia Ciência & 
Desenvolvimento (GAYLARDE, Christiane Claire; BELLINASO, 
Maria de Lourdes; MANFIO, Gilson Paulo. Biorremediação. 
Revista Biotecnologia Ciência e Desenvolvimento, Brasília, v. 
8, n. 34, p. 36-43, jan.-jun. 2005. Disponível em: < http://www.
biotecnologia.com.br/revista/bio34/biorremediacao_34.
pdf>. Acesso em: 14 abr. 2014.).
26
GEOLOGIA AMBIENTAL
RESUMINDO
Os microrganismos possuem uma grande diversidade 
genética e isso permitiu que esses seres pudessem 
habitar quase todos os lugares da Terra, inclusive aqueles 
considerados extremos. A distribuição desses seres no 
ambiente é influenciada por fatores químicos, como oferta 
de nutrientes, e físicos, como temperatura, pH e salinidade. 
Cada microrganismo possui uma temperatura e faixa de 
pH ótimas de crescimento e podem tolerar ou necessitar 
da presença de salinidade no ambiente. De acordo com 
a temperatura ótima de crescimento, os microrganismos 
podem ser classificados em psicrófilos, mesófilos, termófilos 
e hipertermófilos; com relação a faixa ótima de pH para 
crescimento eles são classificados em acidófilos, neutrófilos 
e alcalifílicos; quando é considerado sua tolerância ou 
necessidade de salinidade no ambiente eles podem ser 
não halófilos, halotolerantes, halófilos e halófilos extremos. 
Os microrganismos contribuem de modo essencial na 
manutenção do equilíbrio dos organismos vivos através 
da reciclagem dos elementos químicos e por constituírem 
a base da cadeia alimentar em ambientes aquáticos. 
Esses seres ou produtos de seu metabolismo, como 
enzimas, são essenciais no desenvolvimento de produtos 
biotecnológicos e por possuírem grande capacidade de 
degradar compostos orgânicos são utilizados em diferentes 
aplicações de interesse sanitário e ambiental como o 
processo de tratamento de esgotos, a biorremediação e o 
tratamento de resíduos sólidos municipais. 
27
INTEMPERISMO E SOLO
 
AVALIANDO SEUS CONHECIMENTOS
1. Em uma aula de microbiologia, o professor 
afirmou o seguinte: Os microrganismos são essenciais 
para a manutenção da vida na Terra. Você concorda com 
ele? Justifique.
2. De que maneira os microrganismos 
extremófilos podem ser úteis na indústria biotecnológica?
3. Qual a importância da fixação simbiótica de 
nitrogênio para a agricultura?
4. Explique como o funcionamento celular 
de uma bactéria psicrófila seria afetado, caso ela fosse 
colocada em um ambiente típico de uma bactéria 
hipertermófila.
5. Qual o motivo de serem encontradas poucas 
espécies de microrganismos vivendo em locais com pH 
considerado extremo?
6. Relacione a capacidade de decomposição de 
compostos orgânicos que os microrganismos possuem, 
com a utilização desses organismos em diferentes 
técnicas que visam à limpeza do ambiente.
LEMBRE-SE
Bioconversão: alterações em materiais orgânicos provocadas por 
microrganismos.
Biomassa: matéria orgânica total produzida por um organismo vivo.
Cadeia alimentar: sequência de seres vivos em um ecossistema que se 
alimentam uns dos outros. 
Consumidor primário: organismo que se alimentam da matéria orgânica 
produzida pelos produtores.
28
GEOLOGIA AMBIENTAL
Decomposição: processo biológico, realizado principalmente por bactérias 
e fungos, no qual a matéria orgânica é transformada em seus constituintes mais 
simples.
Ecossistema: associação dos organismos com o seu ambiente. 
Efluente: dejetos líquidos do esgoto e processos industriais.
Estuário: extensão de águas costeiras que apresenta uma ligação livre com o 
mar aberto. 
Fitoplâncton: organismos fotoautotróficospresentes no plâncton.
Habitat: ambiente natural de um ser vivo.
Produtor: organismo autótrofo que converte dióxido de carbono em compostos 
orgânicos.
Plâncton: organismos aquáticos flutuantes.
Simbiose: associação entre dois ou mais seres vivos.
Zona bêntica: sedimento encontrado no fundo de um corpo de água.
Zooplâncton: organismos não fotossintéticos presentes no plâncton.
29
INTEMPERISMO E SOLO
CONHECENDO AS REFERÊNCIAS
BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Manual de educação para o consumo sustentável. 
Brasília: MMA; MEC; IDEC, 2005.
CENTRO DE GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS (SANTEC). Entenda a diferença entre os 
lixões e aterros sanitários. 2013. Disponível em: <http://www.santecresiduos.com.br/
noticia/2013/06/14/entenda-a-diferenca-entre-os-lixoes-e-aterros-sanitarios/>. Acesso em: 
14 abr. 2014.
FÉLIX, D. J. S. Potencial biotecnológico dos microrganismos extremófilos. 2008. 115 f. 
Dissertação (Mestrado) - Curso de Mestrado em Microbiologia Molecular, Departamento de 
Departamento de Biologia, Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugal, 2008. Disponível em: 
<http://ria.ua.pt/bitstream/10773/754/1/2008001195.pdf>. Acesso em: 14 abr. 2014.
GUIMARÃES, M. Minúsculos, mas de peso: organismos invisíveis a olho nu demonstram 
capacidade de resistir a viagens interplanetárias. Revista Pesquisa FAPESP, São 
Paulo, n. 193, mar. 2012. Disponível em: <http://revistapesquisa.fapesp.br/2012/03/23/
min%C3%BAsculos-mas-de-peso/>. Acesso em: 10 abr. 2014. 
MADIGAN, M. T. et. al. Microbiologia de Brock. 12. ed. Porto Alegre: Artmed, 2010.
PELCZAR JÚNIOR, M. J.; CHAN, E. C. S.; KRIEG, N. R. Microbiologia: conceitos e aplicações. 
Tradução de Sueli Fumie Yamada, Tania Ueda Nakamura, Benedito Prado Dias Filho. 2. ed. 
São Paulo: Pearson Makron Books, 2005a. v. 1.
PELCZAR JÚNIOR., M. J.; CHAN, E. C. S.; KRIEG, N. R. Microbiologia: conceitos e aplicações. 
Tradução de Sueli Fumie Yamada, Tania Ueda Nakamura, Benedito Prado Dias Filho. 2. ed. 
São Paulo: Pearson Makron Books, 2005b. v. 2.
SCHAECHTER, M.; INGRAHAM, J. L.; NEIDHARDT, F. C. Micróbio: uma visão geral. Porto 
Alegre: Artmed, 2010.
TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Microbiologia. Tradução de Aristóbolo Mendes da 
Silva et al. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2012.
LISTA DE FIGURAS
Fig. 01 - Adaptado de Guimarães (2012).
Fig. 02 - (MADIGAN et. al., 2010).
Fig. 03 - (MADIGAN et. al., 2010).
Fig. 04 - (TORTORA; FUNKE; CASE, 2012).
Fig. 05 - Adaptado de Pelczar, Chan e Krieg (2005b). 
30
GEOLOGIA AMBIENTAL
Fig. 06 - (TORTORA; FUNKE; CASE, 2012).
Fig. 07 - Adaptado de Entenda a diferença entre os lixões e aterros sanitários (Documento on line)