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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA DISCIPLINA MICROBIOLOGIA BÁSICA MICROBIOLOGIA AMBIENTAL Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com REVISANDO ALGUNS CONCEITOS.... Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com REVISANDO ALGUNS CONCEITOS.... Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com METABOLISMO MICROBIANO - REVISÃO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.comProfa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com METABOLISMO MICROBIANO - REVISÃO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.comProfa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com METABOLISMO MICROBIANO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.comProfa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com METABOLISMO MICROBIANO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.comProfa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com *RELAÇÕES SINTRÓFICAS: TIPO DE SIMBIOSE ONDE DOIS ORGANISMOS METABOLICAMENTE DISTINTOS DEPENDEM UM DO OUTRO PARA UTILIZAREM CERTOS SUBSTRATOS, NA PRODUÇÃO DE ENERGIA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIOFILMES BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.comProfa. Ana Christ Microbiologia BásicaE-mail: anacamps@gmail.com Exemplos BIOFILMES Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.comProfa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Exemplos BIOFILMES - RESUMO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.comProfa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Conceitos Principais Definição Micro-organismos que crescem e se desenvolvem em superfícies sólidas formando “filmes” compostos por complexas interações entre micro- organismos de mesma ou diferentes espécies. Principais Componentes Micro-organismos, Matriz de exopolímeros, Componentes de Origem Não-Biológica Estrutura Idade do Biofilme, Quantidade e Tipo de Matéria Orgânica Disponível no Meio Ambiente, Biodiversidade do Biofilme, Substrato BIOFILMES - RESUMO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.comProfa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Estrutura Monocamada Interacção exclusiva com as superfícies Comuns nos estudos laboratoriais mas também associados a situações in vivo. Podem também ser a fase inicial dos multicamada. Multicamada Adesão intercelular Pode acontecer sem superfícies abióticas Sinalização ambiental “comunicação entre as bactérias” MICROBIOLOGIA DO AR Material particulado Sólidos ou líquidos que se encontram suspensos no ar (gotículas, aerossol, névoas, fumaça etc.) Compostos orgânicos voláteis (COV, COSV) Compostos inorgânicos: CO2, CO, NOx, SO2, O3 ... Bioaerossóis Fungos, bactérias, vírus, algas, protozoários e pólen dispersos no ar (Principal causa de problemas respiratórios) - milhões de gotículas de água e muco expelidas a mais de 100 m/s - contendo partículas virais e bactérias - principal meio de transmissão de várias doenças Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Origem dos microrganismos do ar MICROBIOLOGIA DO AR solo: ventos água: gotas d’água que se desprendem da superfície irrigação com efluentes de esgoto colheitas abatedouros criação de animais depósitos de resíduos Fatores que afetam a microbiota do ar umidade temperatura radiação densidade populacional Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Micro-organismos prevalentes Domínios: - FUNGHi: Esporos de fungos constituem a maioria. ex. Cladosporium, Aspergillus - BACTERIA: Bactérias esporulantes (endósporos) Podem atingir grandes altitudes, até 5000 m E distâncias intercontinentais ......-E OS VÍRUS! Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Doenças Transmitidas pelo Ar Doenças de plantas Ventos na superfície dos órgãos atacados (parte aérea) ou na superfície do solo (patógenos de raízes) Ex. ferrugem do café Doenças do homem e dos animais Inalação de poeira ou gotículas contendo propágulos, provenientes de: - pessoas infectadas (diretamente) - outras fontes: roupas, cama, solo - aerossóis Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Doenças Transmitidas pelo Ar Transmissão Ambiental Inalação de poeira ou gotículas contendo propágulos, provenientes de pessoas infectadas, objetos inanimados (roupas, cama...), aerossóis Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Doenças Transmitidas pelo Ar Transmissão Contato Pessoa-Pessoa Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Doenças Transmitidas pelo Ar Gripe ou Resfriado ou Covid(!)??? Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos AMBIENTES EXTERNOS - Atmosfera.....camadas superficiais (Biosfera) - Superfície da Água - Instalações industriais, agrícolas e municipais que produzem aerossóis microbianos: Irrigação de lavouras com efluentes de esgoto, mediante o borrifadores; uso de Filtros gotejadores de estação de tratamento de esgotos; Matadouros e instalações de distribuição; Incineradores mal operados e estações de tratamento de composto esgoto orgânico e lodo de esgoto. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Mɸ PREVALENTES NOS AMBIENTES EXTERNOS algas, protozoários, leveduras, bolores e bactérias; fungos predominantes: Cladosporium, Alternaria, Penicillium, Aspergillus, Pullularia e Agaricus; Esporos de bolores constituem a maior parte da microflora aérea; Bactérias: bacilos Gram-positivos esporulados (Bacillus) e não- esporulados (Kurthia), bacilos Gram negativos Alcaligenes) Gram positivos negativos (e cocos Gram-(Micrococus e Sarcina); Leveduras e actinomicetos têm sido detectados em alguns locais, mas em baixa porcentagem. Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR FATORES ABIÓTICOS QUE INFLUENCIAM A CONTAMINAÇÃO MICROBIANA mecanismos de dispersão Terra a partir da superfície da Terra, a hora do dia, a estação do ano, situações de ordem climática, Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR FATORES ABIÓTICOS QUE INFLUENCIAM NA HABILIDADE DO Mɸ EM CAUSAR DOENÇA temperatura, umidade relativa do ar, intensidade da radiação, comprimento de onda, tensão de oxigênio, níveis de poluente. FATORES QUE INDEPENDEM DO AMBIENTE imunidade do hospedeiro sobrevivência e infectividade do agente potencialmente patogênico Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos Fatores determinantes do grau de contaminação do ar: taxas de ventilação, número de pessoas que ocupam o ambiente, natureza e grau de atividade exercida por esses indivíduos. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos AMBIENTES INTERNOS micro-organismos: expelidos em gotículas do nariz e da boca durante o espirro, tosse, ou até mesmo pelo ato de falar. Dimensões das gotículas: faixa micrométrica: podem permanecer em suspensão no ar durante um tempo, faixa milimétrica: depositam rapidamente, como poeiras, em diversas superfícies Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DOAR Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos AMBIENTES INTERNOS Essa poeira pode ser veiculada pelo ar, nos períodos de atividade no interior do recinto ou através de correntes de ar. A sobrevivência dos micro-organismos por tempo relativamente longo na poeira cria importantes riscos, particularmente em áreas hospitalares. São freqüentemente encontrados: bacilos da tuberculose, bacilos da difteria e estreptococos , hemolíticos; Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos AMBIENTES INTERNOS muitas técnicas laboratoriais produzem aerossóis (finos borrifos que produzem gotículas capazes de permanecer em suspensão durante um certo tempo) contendo micro- organismos. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos AMBIENTES INTERNOS Síndrome do Edifício Doente (SED) A Organização Mundial de Saúde (OMS) classificou como SED, uma série de sintomas gerais, que epidemiologicamente afetam ocupantes de um ambiente fechado sem origens determinadas e que, quando os queixosos são afastados do ambiente, apresentam melhoras espontâneas dos sintomas. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos AMBIENTES INTERNOS Síndrome do Edifício Doente (SED) São chamados de “doentes” aqueles nos quais uma porção significativa dos usuários, em torno de 20%, apresentam uma série de sintomas, tais como: dor de cabeça, náusea, cansaço, irritação dos olhos, nariz e garganta, falta de concentração, problemas de pele, entre outros. Uma característica dessa síndrome é que ocorrido o afastamento da pessoa afetada, cessam os sintomas em pouco tempo. Em geral, melhoram ao final do expediente de trabalho e cessam completamente nas férias. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos AMBIENTES INTERNOS Doenças de Ambiente Interno (DAI) As doenças relacionadas ao edifício pelo termo DAI, relaciona-se a uma infecção verdadeira e não temporária, dos usuários. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos AMBIENTES INTERNOS SED vs. DAI Um edifício que possui a “SED” não provoca doenças, ele colabora no sentido de agravar males de pessoas predispostas ou, como já mencionado, de provocar um estado transitório em algumas pessoas. Já edifícios que possuam a “DAI”, podem provocar doenças, tais como: asma, infecções bacterianas, virais ou por fungos. Estas doenças estão diretamente relacionadas às condições do edifício. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos AMBIENTES INTERNOS Legislação Brasileira Atual Resolução RE No 9 da ANVISA Valor máximo recomendado, para fungos: 750 UFC/m3 Relação I/E=1,5 (I = UFC/m3 ar interno e E = UFC/m3 ar externo) Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos AMBIENTES INTERNOS Metodologia de Monitoramento do Ar Mais Utilizada: Técnica da sedimentação em placa técnica muito utilizada, porém não se pode avaliar o volume de ar que foi efetivamente analisado; somente os micro-organismos presentes no ar que possuem certas dimensões poderão ser retidos com o uso de várias placas; obtém-se uma estimativa aproximada da contaminação aérea e dos tipos de micro-organismos presentes numa determinada área. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos AMBIENTES INTERNOS Técnica de Sedimentação em Placa Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos AMBIENTES INTERNOS Técnica de Sedimentação em Placa Ágar 4% Sangue de Carneiro Ágar Sabauraud-Dextrose Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos AMBIENTES INTERNOS Exercício: Em um dado ambiente, coletou-se uma amostra durante 10 minutos, com o amostrador estava regulado para 28L/min. Depois de 7 dias de incubação, foram contadas 153 UFC (unidades formadoras de colônia) de fungos nesta placa. A qualidade do ar deste ambiente atende à legislação atual? Legislação atual: Resolução RE no 09 da ANVISA Valor máximo recomendado, para fungos: 750 UFC/m3 Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DO AR Sobre os Locais de Prevalência dos Micro-organismos AMBIENTES INTERNOS Medidas de controle de micro-organismos no ar dependem muito da finalidade a que se destinam: ambientes fechados: simples circulação do ar ambiente hospitalar: circulação do ar, desinfecção e limpeza microbiologia industrial, processos aeróbicos: se necessita de uma completa remoção dos germes, deve-se lançar mão de mecanismos de esterilização ou de desinfecção. Técnicas mais utilizadas: Vaporização do Ar (nebulização), Desinfecção por Radiação, Filtração, Aquecimento Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA AMBIENTAL - Microbiologia do Ar - Microbiologia do Solo -Ciclos Biogeoquímicos - Microbiologia da Água -Ecossistemas aquáticos -Indicadores Microbianos - Biorremediação - Biofilmes Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Solo: maior reservatório de microrganismos do planeta direta ou indiretamente recebe todos os dejetos dos seres vivos local de transformação da matéria orgânica em substâncias nutritivas com grande abundância e diversidade de microrganismos 1 hectare de solo pode conter até 4 tons de microrganismos Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Perfil do solo Definição: Em agricultura e geologia, solo é a camada que recobre as rochas, sendo constituído de proporções e tipos variáveis de minerais de húmus Solos minerais Solos orgânicos Centenas de anos Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com http://pt.wikipedia.org/wiki/Agricultura http://pt.wikipedia.org/wiki/Geologia http://pt.wikipedia.org/wiki/Rocha http://pt.wikipedia.org/wiki/Mineral http://pt.wikipedia.org/wiki/H%C3%BAmus O solo como hábitat microbiano Principais fatores que afetam a atividade: - Umidade - Status nutricional Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com O efeito rizosférico Rizosfera Região onde o solo e as raízes dasplantas entram em contato Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Minerais: sílica (SiO2), Fe, Al, Ca,Mg, K P, S, Mn, Na, N ... • Matéria orgânica: origem vegetal, animal e microbiana – insolúvel (húmus): melhora a estrutura, libera nutrientes • efeito tampão, retenção de água – solúvel: produtos da degradação de polímeros complexos: • Açúcares, fenóis, aminoácidos CONSTITUINTES DO SOLO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com CONSTITUINTES DO SOLO Água livre: poros do solo adsorvida: ligada aos colóides (argilas) • Gases: CO2, O2, N2 ... – composição variável em função dos processos biológicos Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com SISTEMAS BIOLÓGICOS Plantas Animais Microrganismos: grande diversidade e abundância Dependendo de: nutrientes umidade aeração temperatura pH interações MICROBIOLOGIA DO SOLO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com aeróbias anaeróbias 0 - 8 18,2 4,4 24 2,7 280 8- 20 10,0 1,5 3,1 0,4 43 20-40 11,5 0,5 1,9 0,4 0 40-60 13,5 0,6 0,9 0,04 0 60-80 7,9 0,4 0,7 0,03 0 80-100 5,3 0,4 0,15 0,01 0 Fonte: Lindegreen & Jensen, 1973 MICROBIOLOGIA DO SOLO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOTA ASSOCIADA Bactérias: grupo mais numeroso e mais diversificado 3 x 106 a 5 x 108 por g de solo seco limitações impostas pelas discrepâncias entre técnicas heterotróficos são mais facilmente detectados Gêneros mais freqüentes: Bacillus, Clostridium, Arthrobacter, Pseudomonas, Nocardia, Streptomyces, Micromonospora, Rizóbios Cianobactérias: pioneiras, fixação de N2 MICROBIOLOGIA DO SOLO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOTA ASSOCIADA Fungos: 5 x 103 - 9 x 105 por g de solo seco limitados à superfície do solo favorecidos em solos ácidos ativos decompositores de tecidos vegetais melhoram a estrutura física do solo Gêneros mais freqüentes: Penicillium, Mucor, Rhizopus, Fusarium, Aspergillus, Trichoderma MICROBIOLOGIA DO SOLO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOTA ASSOCIADA Algas 103 - 5 x 105 por g de solo seco abundantes na superfície acumulação de matéria orgânica: solos nus, erodidos pricipais famílias: Chlorophyta e Crysophyta • Protozoários e vírus - equilíbrio das populações - predadores de bactérias - parasitas de bactérias, fungos, plantas MICROBIOLOGIA DO SOLO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOTA ASSOCIADA – Principais Interações Ecológicas •Simbiose – condição em que os indivíduos de uma espécie vivem em associação íntima com indivíduos de outra espécie. •Mutualismo - Simbiose na qual cada organismo recebe benefícios da associação. * Líquens - compostos de Mɸ (algas ou cianobactérias) com um fungo, normalmente presentes em rochedos e em casca de árvores. Várias colorações: branco, preto, vermelho, laranja, amarelo e verde. MICROBIOLOGIA DO SOLO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOTA ASSOCIADA – Principais Interações Ecológicas •Comensalismo – associação em que um dos organismos recebe benefícios e o outro não é afetado Ex: muitos fungos degradam a celulose em glicose e as bactérias podem utilizar essa glicose. •Antagonismo – inibição de uma espécie de micro-organismo por outra. Ex: alguns fungos produzem cianeto em concentrações que são tóxicas para outros micro-organismos; antibióticos Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Mɸ E OS CICLOS DA MATÉRIA Terra: quantidade praticamente constante de matéria Mudanças no estado químico produzindo uma grande diversidade de compostos. Ciclo do Oxigênio Ciclo do Carbono Ciclo do Nitrogênio Ciclo do Enxofre Ciclo Biogeoquímico: Permuta cíclica de elementos químicos que ocorre entre os seres vivos e o ambiente. Tais ciclos envolvem etapas biológicas, físicas e químicas, alternadamente, daí a denominação usada. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com O CICLO DO OXIGÊNIO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com O CICLO DO CARBONO Reservatório Carbono (gigatons) % total de carbono na Terra Oceanos 38 x 103 (>95% C inorgânico) 0,05 Rochas e sedimentos 75 x 106 (>80% C inorgânico) > 99,5 Biosfera terrestre 2 x 103 0,003 Biosfera aquática 1-2 0,000002 Combustíveis fósseis 4,2 x 103 0,006 Hidratos de metano 104 0,014 Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com O CICLO DO CARBONO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com O CICLO DO CARBONO Porque o carbono é importante? Base de construção de moléculas orgânicas Vida: membranas, DNA, tecidos, etc. Estoque de energia: açúcares, lipídeos, proteínas, petróleo, carvão, gás, etc. etc. Regulação do clima: CO2 e CH4 Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Efeito estufa Aumento da poluição (CO2) = aumento da temperatura Importante para manutenção da temperatura: aquecimento da Biosfera Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com O CICLO DO CARBONO Transformações bioquímicas do carbono Fixação do CO2 CO2 + 4H (CH2O) + H2O Plantas bactérias verdes e púrpuras fotossintetizantes algas cianobactérias bactérias quimiolitróficas algumas bactérias heterotróficas: • CH3COCOOH + CO2 HOOCCH2COCOOH ácido pirúvico ácido oxaloacético O mecanismo mais rápido de transferência global do carbono ocorre pelo CO2 Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com O CICLO DO CARBONO Transformações bioquímicas do carbono Degradação de substâncias orgânicas complexas celulose (40-50% dos tecidos vegetais) hemiceluloses (10-30% dos tecidos vegetais) lignina (20-30%) Celulose celobiose (n moléculas) celulases Celobiose 2 glicose -glicosidase Glicose + 6CO2 6CO2 + 6H2O Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com O CICLO DO NITROGÊNIO Transformações bioquímicas do nitrogênio O N é encontradoem vários estados de oxidação (-3 a +5). O nitrogênio gasoso corresponde a forma mais estável, assim a atmosfera é o maior reservatório (contrário do carbono) - A alta energia para quebra de N2 indica que o processo demanda energia. - Relativamente, um número pequeno de microrganismos é capaz disso - Em diversos ambientes, a produtividade é limitada pelo suprimento de N. - Importância ecológica e econômica envolvida na fixação Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com IMPORTÂNCIA DO NITROGÊNIO Aquecimento global: ênfase ao ciclo do carbono (CO2 e CH4) N: Macro-nutriente essencial para os seres vivos N2: 78% da composição da atmosfera Compostos de nitrogênio: fundamentais para a vida (aminoácidos, proteínas em geral: tecidos musculares, hormônios, DNA, etc.) Contaminação da água, eutrofização, chuva ácida, formação de ozônio na troposfera (fertilizantes humanos). N2O: óxido nitroso : gás de efeito estufa Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com O CICLO DO NITROGÊNIO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Ciclo do Nitrogênio N2 NH3 NO2 NO3 Rhizobium Nitrosomonas Nitrobacter NITRIFICAÇÃO NITROSAÇÃO NITRATAÇÃO DESNITRIFICAÇÃO Nitrogênio atmosférico Amônia Nitrito Nitrato Pseudomonas Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com O CICLO DO NITROGÊNIO Associação simbiótica rizóbios-leguminosas Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com O CICLO DO NITROGÊNIO Associação simbiótica rizóbios-leguminosas Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com O CICLO DO NITROGÊNIO Transformações bioquímicas do nitrogênio Proteólise: Proteínas Peptídeos Aminoácidos • Amonificação (desaminação) – CH3-CHNH2-COOH + ½O2 CH3-CO-COOH + NH3 » Alanina ác. pirúvico amônia » A amônia é rapidamente reciclada, mas uma parte volatiliza Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com O CICLO DO NITROGÊNIO Transformações bioquímicas do nitrogênio Nitrificação: - produção de nitrato - Solos bem drenados e pH neutro Embora seja rapidamente utilizado pelas plantas, também pode ser lixiviado quando chove muito (muito solúvel). Uso de inibidores da nitrificação na agricultura - Etapas: Nitritação: oxidação de amônia a nitrito 2NH3+ 3O2 2HNO2 + 2H2O (Nitrosomonas, Nitrosovibrio, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus) Nitratação: oxidação de nitrito a nitrato NO2- + ½O2 NO3- (Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus, Nitrospira) Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com O CICLO DO NITROGÊNIO Utilização do Nitrato • Desnitrificação: ocorre em condições de anaerobiose como aceptor de elétrons. redução de nitratos a N2 (nitrogênio atmosférico) – 2NO3 2NO2 2NO N2O N2 (Agrobacterium, Alcaligenes, Thiobacillus, Bacillus etc.) - Como o N2 é menos facilmente utilizado que o nitrato como fonte de N, esse processo é prejudicial pois remove o N fixado no ambiente. - Por outro lado, é importante no tratamento de efluentes Redução assimilatória: plantas e microrganismos NO3 - + 8e- + 9H+ NH3 + 3H2O Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com O CICLO DO NITROGÊNIO Importância da Fixação do N2 Mamíferos: necessidade da ingesta dos aminoácidos essenciais Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com O CICLO DO NITROGÊNIO Levando em consideração a capacidade da síntese dos aminoácidos Levando em consideração a capacidade da síntese dos aminoácidos podemos classificá-los em: podemos classificá-los em: • Essenciais:Essenciais: Obtidos pela alimentação. Obtidos pela alimentação. • Não essenciaisNão essenciais: Aminoácidos sintetizados pelo nosso organismo.: Aminoácidos sintetizados pelo nosso organismo. Não Essenciais Essenciais Glicina Histidina Fenilalanina Alanina Asparagina Valina Serina Glutamina Triptofano Cisteína Prolina Treonina Tirosina Lisina Aspartato Leucina Glutamato Isoleucina Arginina Metionina Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Micorrizas • Micorrizas Associação mutualista entre fungos e raízes de algumas plantas. A invasão das hifas nas raízes da planta auxiliam-nas na absorção de água e minerais do solo. Os fungos por sua vez absorvem os carboidratos gerados pelas plantas. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia BásicaE-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Fertilidade do solo: Está diretamente relacionada com a presença de nutrientes no solo: Dejetos, plantas e animais mortos penetram no mesmo. Decomposição: Os micro-organismos, com o tempo, transformam essas substâncias em substâncias inorgânicas simples e enriquecem o solo. MICROBIOLOGIA DO SOLO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Os micro-organismos funcionam como elo de ligação entre animais e plantas, e desempenham um papel importante na manutenção da vida na terra. HúmusHúmus = matéria orgânica insolúvel formada durante a decomposição microbiana de resíduos de plantas e animais Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Máquina decompositora Húmus MS MS MS MS MS Decomposição de restos vegetais no solo: máquina decompositora operada pelos microrganismos (Siqueira & Franco, 1988) Microrganismo operário MS Nitrogênio Carbono Fósforo Potássio Cálcio Magnésio Ferro Enxofre Manganês Cobre outros Resíduos orgânicos MICROBIOLOGIA DO SOLO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Questões para refletirmos! -Os micro-organismos apresentam uma imensa diversidade genética e desempenham funções únicas e cruciais na manutenção de ecossistemas, como componentes fundamentais de cadeias alimentares e ciclos biogeoquímicos. -Apesar de sua grande importância na manutenção da biosfera, estima- se que menos de 5% dos micro-organismos existentes no planeta tenham sido caracterizados e descritos. -É importante ressaltar que grande parte dos avanços da biotecnologia moderna e agricultura são derivados das descobertas recentes nas áreas de genética, fisiologia e metabolismo de micro-organismos. MICROBIOLOGIA DO SOLO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Questões para refletirmos! •A diversidade genética e metabólica dos micro-organismos tem sido explorada ao longo dos séculos visando a obtenção de produtos biotecnológicos, tais como: * produção de antibióticos (estreptomicina, penicilina, etc.) * produção de alimentos (cogumelos, etc.) * processamento de alimentos (queijo, yogurte, vinagre, etc.) * bebidas alcóolicas (vinho, cerveja, etc.) * ácidos orgânicos (cítrico e fumárico) * álcoois (etanol) * alimentos fermentados (molho de soja) * tratamento e/ou remediação de resíduos (esgotos domésticos, lixo) *na agricultura: na fertilização de solos (fixação biológica de nitrogênio) e controle biológico de pragas e doenças (controle da lagarta da soja, da cigarrinha da cana de açúcar, de fitopatógenos como Rhizoctonia e outros). MICROBIOLOGIA AMBIENTAL - Microbiologia do Ar - Microbiologia do Solo -Ciclos Biogeoquímicos - Microbiologia da Água -Ecossistemas aquáticos -Indicadores Microbianos - Biorremediação - Biofilmes Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Os microrganismos podem: mudar a composição química da água fornecer nutrientes para outros organismos aquáticos ► CICLOS DA MATÉRIA representar um grande risco para a saúde humana e animal ► PATÓGENOS MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com As Águas Naturais Água atmosférica: nuvens, chuva, neve, geadas Água de superfície: lagos, riachos, rios, oceanos Água subterrânea: lençol freático, poros do solo - Habitat para muitos microrganismos!!! Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com No meio aquático os nutrientes estão diluídos - baixa concentração de microrganismos, porém a diversidade é alta Com a presença de matéria orgânica ocorre: - aumento da atividade microbiana - inúmeros exemplos Uma gota d’água parece simples mas é bastante complexa: - diferentes substâncias químicas - diferentes tipos de microrganismos Características Gerais MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Características Gerais Papel dos micro-organismos aquáticos - Cadeia alimentar e rede alimentar Produtores primários Fitoplâncton e bactérias quimiossintéticas Consumidores primários Zooplâncton alimenta-se de fitoplâncton Decompositores (degradação e mineralização) Plantas mortas e tecido animal degradados por micro-organismos a compostos inorgânicos, que servem como nutrientes para produtos primários Zooplâncton Serve como suprimento de alimentos nos estágios iniciais da cadeia MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Fatores que influenciam os tipos de Mɸ presentes FATORES ABIÓTICOS Temperatura superfície: • varia de 0 ºC nos pólos a 40 ºC nos trópicos sob a superfície: • 90 % do ambiente marinho estão a 5 ºC PSICRÓFILOS mas, nas fendas oceânicas: TERMÓFILOS • Pyrodictium occultum (ótimo 105ºC, Itália) MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Fatores que influenciam os tipos de Mɸ presentes Pressão hidrostática pressão no fundo de uma coluna d’água: 1 atm/10 m - no fundo dos oceanos é enorme: danos às células BAROFÍLICOS, encontrados a 2500 m de profundidade (possuem vesículas de gás) em profundidades acima de 4000 m, ocorrem os BAROFÍLICOS EXTREMOS FATORES ABIÓTICOS MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Fatores que influenciam os tipos de Mɸ presentes FATORES ABIÓTICOS Luz a vida na água depende, direta ou indiretamente, dos produtos da fotossíntese algas e cianobactérias são os principais microrganismos fotossintetizantes encontrados nos ambientes aquáticos - estão limitados às regiões superficiais MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Fatores que influenciam os tipos de Mɸ presentes Luminosidade MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Fatores que influenciam os tiposde Mɸ presentes FATORES ABIÓTICOS Salinidade da água água doce: 0 % água do mar: 2,75 % de NaCl + outros sais = 3,3 - 3,7 % ► HALOFÍLICOS lagos salgados (ex.: Salt Lake, EUA): 32 % ► HALOFÍLICOS EXTREMOS MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Fatores que influenciam os tipos de Mɸ presentes FATORES ABIÓTICOS pH A maioria dos microrganismos aquáticos cresce melhor próximo à neutralidade: 6,5 - 8,5 pH dos oceanos: 7,5 - 8,5 organismos marinhos: 7,2 - 7,6 lagos e rios: variação ampla Archaea de lagos do sul da África: 11,5 Archaea de geisers: 1,0 MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Fatores que influenciam os tipos de Mɸ presentes OUTROS FATORES Turbidez material suspenso: partículas minerais: erosão das rochas, solo microrganismos suspensos matéria orgânica: tecidos vegetais e animais - superfície de adesão dos microrganismos - fonte de nutrientes TURBIDEZ x LUZ MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Fatores que influenciam os tipos de Mɸ presentes Nutrientes orgânicos e inorgânicos nitratos e fosfatos: • algas eutrofização O2 crescimento de outros organismos carga de nutrientes: águas próximas à praia: variável (esgotos) águas de mar aberto: estável e baixa • baixo fitoplâncton (baixo N e Fe) • baixa atividade heterotrófica • atividade fotossintetizante: cianobactérias efluentes industriais: presença de antimicrobianos • alguns microrganismos convertem tais substâncias em formas menos nocivas: Pseudomonas spp.: mercúrio metil mercúrio (volátil) MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Micro-organismos Aquáticos Ambiente de água doce Lagos e Pântanos: Zona litorânea – ao longo da costa, onde a luz penetra até o fundo. Vegetação enraizada. Zona limnética – região superior, em áreas abertas, longe da costa. Zona profunda – regiões profundas de águas abertas. Zona bêntica – lama ou lodo mole do fundo. Zonas limnética e litorânea - Maior variedade de micro- organismos; Zonas profunda e bêntica - micro-organismos heterotróficos. MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Micro-organismos Aquáticos Ambiente de água doce Rios e córregos Muitos dos nutrientes vêm do sistema terrestre. A população de micro-organismos refletes as práticas terrestres. Impossível descrever uma população microbiana específica. MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Micro-organismos Aquáticos Ambiente de água doce Estuários Sofrem variações constantes porque recebem águas e materiais de diversas fontes. Estão sujeitos às marés bem como a mudanças sazonais. É direta ou indiretamente afetada pela atividade humana. População microbiana sujeita a grandes variações. Micro-organismos Aquáticos • Comunidades microbianas na água: PLÂNCTON, PERIFITON, BENTOS . Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Micro-organismos Aquáticos Oceanos micro-organismos habitam todas as profundidades e todas as latitudes. Plâncton – numerosas espécies de cianobactérias e algas (fitoplâncton). Responsável pela conversão de energia radiante em química. População bêntica – bactérias e protozoários. Sedimentos microbianos – algas e protozoários que possuem cálcio ou sílica nas paredes celulares (mortos). MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Microbiologia da Água Potável Rios, riachos, lagos, sujeitos a frequente poluição: esgoto doméstico agricultura dejetos industriais reutilização da água processo natural, parte do ciclo hidrológico mas, atualmente, há enormes pressões crescimento populacional uso industrial irrigação MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Microbiologia da Água Potável Poluição das Águas: Química vs. Microbiológica Poluição água pode ser límpida, inodora e sem sabor e mesmo assim ser não potável devido à presença de contaminações Água potável: livre de microrganismos patogênicos e de substâncias químicas nocivas contaminantes: químicos físicos biológicos MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Microbiologia da Água Potável Físicos Asbestos Resíduos industriais Câncer Argila suspensa Precipitação Interfere com tratamentos sanitários Químicos Metais pesados Indústrias Várias doenças Sulfatos Algicidas e minas Diarréias Nitratos Fertilizantes Metemoglobinemia Sódio Amaciantes de água Retenção de fluidos Doenças do coração Pesticidas Agricultura Várias doenças Clorofórmio Indústria Câncer Biológicos Bactérias Fezes e urina Febre tifóide Shigeloses Salmoneloses Gastroenterites Tularemia Leptospirose Vírus Fezes Hepatite Poliomielite Gastroenterites Protozoários Fezes Disinteria amébica Giardíase Balantidíase Poluentes Possível fonte Efeitos adversos MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Micro-organimos Patogênicos na Água Bactérias Salmonella spp. Vibrio cholerae • principais problemas associados à falta de cuidados sanitários Shigella spp. Yersinia enterocolitica: gastroenterite aguda Escherichia coli: linhagens patogênicas: enterites Clostridium perfringens: enterite, gangrena gasosa Vibrio parahaemolyticus: gastroenterites Pseudomonas aeruginosa: infecções nos olhos, ouvidos Staphylococcus aureus: infecções cutâneas, garganta e intoxicações alimentares Leptospira: hepatite, conjuntivite e insuficiência renal MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Micro-organimos Patogênicos na Água Fungos aquáticos: saprófitas, parasitas de peixes oriundos do solo: leveduras Candida albicans: infecções da pele, mucosas fungos dermatófitos Geotrichum MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Micro-organimos Patogênicos na Água Protozoários ciliados Giardia lamblia: esporos resistentes ao cloro amebas Entamoeba hystolytica (amebíase-doença intestinal) • Vírus – Hepatites A e B – Gastroenterite infecciosa não bacteriana – Poliomielite MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Micro-organimos Patogênicos na Água DOENÇAS RELACIONADAS À ÁGUA OU DE TRASMISSÃO HÍDRICA -Vários tipos de doenças. São assim denominadas quando causadas por organismos ou outros contaminantes dissemindados diretamente por meioda água. PRINCIPAIS RELAÇÕES: -Locais com saneamento precário -Falta de água -Reservatórios de insetos MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Micro-organimos Patogênicos na Água DOENÇAS RELACIONADAS À ÁGUA OU DE TRASMISSÃO HÍDRICA- -Trasmissão: Fecal-Oral MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Micro-organimos Patogênicos na Água DOENÇAS RELACIONADAS À ÁGUA OU DE TRASMISSÃO HÍDRICA- -Principais doenças: Cólera, Febre Tifóide, Hepatite A, Shigelose, Colibaciloses, Viroses (Rotavírus, norovírus, poliovírus) e Parasitose (Amebíase, Giardíase, Criptosporidiose e Ciclosporose) -Trasmissão: Fecal-Oral -Sintomatologia: Diaréia aquosa, náusea, vômitos, cólicas abdominais e febre. -60% da infecções hospitalares no BR são realcionadas às deficiências do saneamento básico. Mais de 90% das diarréias estão ligadas ao consumo de água imprópria ou más condições de higiene. -No mundo: ainda cerca de 800.000 crianças morrem de diarréia anualmente MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Microbiologia da Água Potável Purificação da água abastecimento residencial: áreas rurais: poços e fontes: filtração no solo cidades: estações de tratamento: sedimentação filtração cloração Portaria 2914/2011 do Ministério da Saúde Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETAs - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA Diversos organismos internacionais e nacionais vem chamando a atenção para os problemas relacionados aos recursos hídricos, principalmente no que diz respeito ao abastecimento das populações. Declaração Universal dos Direitos da Água (Havana – 1992). Declaração para a proteção da qualidade da água. MICROBIOLOGIA AMBIENTAL - Microbiologia do Ar - Microbiologia do Solo -Ciclos Biogeoquímicos - Microbiologia da Água -Ecossistemas aquáticos -Indicadores Microbianos -Bioderremediação -Biofilmes Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIORREMEDIAÇÃO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.comProfa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Conceitos Principais Biorremediação Emprego de micro-organismos ou de suas enzimas para degradar ou inativar compostos tóxicos Biotransformação Modificação da estrutura de uma molécula catalisada por reações enzimáticas Biodegradação Destrição enzimática de moléculas Biomineralização Degradação biológica de uma molécula até os seus constituintes inorgânicos: CO2, H2O, NH4+, SO4 -2, PO4 -3, etc..... BIORREMEDIAÇÃO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.comProfa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Conceitos Principais Antropogênico De ocorrência não natural. Ocorre por ação humana. Xenobiótico Composto completamente sintetizado quimicamente, não ocorrendo naturalmente no meio ambiente. Recalcitrante Persistente, não biodegradável. Biodegradabilidade Processo natural de redução das concentrações de poluentes e oxidação completa de alguns poluentes a CO2, H2O, NO3- e outros componentes inorgânicos que podem ser dispostos no meio ambiente. BIORREMEDIAÇÃO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIORREMEDIAÇÃO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIORREMEDIAÇÃO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIORREMEDIAÇÃO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIORREMEDIAÇÃO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Estratégias Utilizando Mɸ BIORREMEDIAÇÃO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com BIORREMEDIAÇÃO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Vantagens da Biorremediação BIORREMEDIAÇÃO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Vantagens da Biorremediação BIORREMEDIAÇÃO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Desvantagens da Biorremediação BIORREMEDIAÇÃO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Mo Mais Utilizados BIORREMEDIAÇÃO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Contaminantes com Potencial de Uso BIORREMEDIAÇÃO Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Exemplo Prático Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.comProfa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com OBRIGADA PELA ATENÇÃO E BOA SEMANA!!! Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETAs - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA Diversos organismos internacionais e nacionais vem chamando a atenção para os problemas relacionados aos recursos hídricos, principalmente no que diz respeito ao abastecimento das populações. Declaração Universal dos Direitos da Água (Havana – 1992). Declaração para a proteção da qualidade da água. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETAs - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA Segundo a Declaração de Havana, “o direito à água é um dos direitos fundamentais do ser humano”. Em todas as fases do tratamento da água de abastecimento, se faz necessário um controle cuidadoso, sob pena de afetar drasticamente a saúde da população. Por isso é dever do Estado, incluindo ai as instituições governamentais nos níveis municipal, estadual e federal, regular, normatizar e fiscalizar este sistema, garantindo sua qualidade. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETAs - ESTAÇÃO DE TRATAMENTODE ÁGUA Explorando o tema Dia Mundial da Água – site da ONU http://www.un.org/es/events/waterday/ Vídeo sobre conservação da água no planeta http://www.un.org/es/events/waterday/video.shtml http://www.un.org/es/events/waterday/ http://www.un.org/es/events/waterday/video.shtml Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETAs - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA a água é o “solvente universal”, portanto não existe água pura e sim água potável, ou seja, própria para consumo. qualidade da água é um atributo dinâmico no tempo e no espaço e encontra-se, acima de tudo, relacionada ao uso que ela terá. Qualidade da água Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETAs - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETAs - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA água potável é aquela que pode ser consumida sem riscos à saúde e sem causar rejeição ao consumo. o conceito de tratabilidade da água, está relacionado à viabilidade técnico-econômica de seu tratamento. mesmo após o tratamento não é possível garantir a qualidade da água, sendo difícil manter condições de potabilidade, devido alterações entre o tratamento, a reservação, a distribuição e o consumo. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETAs - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETAs - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA VISÃO SISTÊMICA Análise dinâmica da água desde seu reservatório subterrâneo, passando pelo seu manancial, até o consumo. VISÃO SISTÊMICA Análise dinâmica da água desde seu reservatório subterrâneo, passando pelo seu manancial, até o consumo. Padrão de turbidez – pré e pós filtração. Padrão de turbidez – pré e pós filtração. Padrão microbiológico – eliminação de patógenos. Padrão microbiológico – eliminação de patógenos. Padrão para substâncias químicas com risco à saúde. Padrão para substâncias químicas com risco à saúde. Padrão de radioatividade.Padrão de radioatividade. Padrão de aceitação para consumo humano. Padrão de aceitação para consumo humano. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETAs - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA A garantia da qualidade microbiológica da água deve receber prioridade absoluta, devido ao impacto na saúde da população. O “Manual de procedimentos de vigilância em saúde ambiental relacionada à qualidade da água para consumo humano”, do Ministério da Saúde, indica como principais aspectos: Tratamento de acordo com tipo de manancial e à qualidade da água bruta. Tratamento de acordo com tipo de manancial e à qualidade da água bruta. Medição constante de vazão. Medição constante de vazão. Freqüência de controle de qualidade da água nas diversas etapas do tratamento. Freqüência de controle de qualidade da água nas diversas etapas do tratamento. Vazão operacional e vazão de projeto. Vazão operacional e vazão de projeto. Controle de qualidade de matérias- primas e produtos químicos. Controle de qualidade de matérias- primas e produtos químicos. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETAs - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA Etapas de tratamento de água 1ª ETAPA: a água é bombeada 24h/dia do reservatório natural; se faz o controle dos microrganismos patogênicos. 2ª ETAPA: quando a água bruta chega por escoamento a estação, são adicionados sulfato de alumínio (formação de “flocos” que se aderem as impurezas) e cal (para alcalinizar a água) Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETAs - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 3ª ETAPA: os flocos de sulfato de alumínio com as partículas aderidas, devido ao seu peso, vão para o fundo do reservatório. 4ª ETAPA: separa-se os flocos em tanques de decantação e depois de filtração. 5ª ETAPA: adiciona-se cloro, que também pode ser introduzido na represa de captação e depois da adição do cal. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETAs - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA Testes realizados durantes as etapas de tratamento de água Mistura rápida e coagulação Realização de teste para determinação da dosagem de coagulante; adequação do ponto de aplicação do coagulante; adequação e estado de conservação dos equipamentos e dos dispositivos de aplicação do coagulante. Floculação Deve haver sincronia e compatibilidade entre os parâmetros de projeto e de operação relacionados ao processo de floculação, isto é: tempo de floculação e gradientes de velocidade. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETAs - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA Filtração Compatibilidade entre os parâmetros de projeto e de operação (taxa de filtração); estado de conservação do leito filtrante, dos dispositivos de controle da vazão afluente, da água filtrada e de lavagem dos filtros; controle das carreiras de filtração e das operações de lavagem dos filtros. Decantação Conhecimento e compatibilidade entre os parâmetros de projeto e de operação (tempo de detenção e taxa de aplicação superficial); dispositivos de entrada (distribuição do fluxo) e de saída (distribuição do fluxo, nivelamento dos vertedores de coleta da água decantada). Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETAs - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA Fluoretação Estado de conservação e capacidade dos equipamentos de dosagem; ponto de aplicação; controle da dosagem. A etapa de fluoretação é prevista para atender à Portaria 635/1975, do Ministério da Saúde, que determina esta etapa no tratamento da água, para a prevenção da cárie dentária. Cloração Compatibilidade entre os parâmetros de projeto e de operação (tempo de contato, dosagem que garanta os residuais mínimos na saída do tanque de contato e no sistema de distribuição); estado de conservação e capacidade dos equipamentos de dosagem do desinfetante; ponto de aplicação do desinfetante; existência de alternativa de desinfecção na eventualidade de falhas dos dispositivos em operação. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETAs - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com CONTROLE MICROBIOLÓGICO DA ÁGUA POTÁVEL Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com CONTROLE MICROBIOLÓGICO DA ÁGUA POTÁVEL Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com CONTROLE MICROBIOLÓGICO DA ÁGUA POTÁVEL Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com CONTROLE MICROBIOLÓGICO DA ÁGUA POTÁVEL MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.comMonitoramento Microbiológico da Água Família Enterobacteriacea Mais de 48 gêneros 99% doa isolados clínicos pertencem às Famílias Escherichia, Klebisiella, Enterobacter, Proteus, Providencia, Morganella, Citrobacter, Salmonella, Serratia Abrange o Grupo Coliforme que hoje são caracterizados como qualquer Enterobactéria capaz de produzir ONPG (0-Nitrophenyl-b- Galactosidase Até 2001 o grupo Coliforme abrangia 19 gêneros e mais de 80 espécies Parte do gêneros do Grupo Coliforme são bactérias de origem fecal, e por isso são utilizados até hoje como indicadores de contaminação fecal (Desde 1890) MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Monitoramento Microbiológico da Água Grupo Coliforme e Escherichia coli MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Monitoramento Microbiológico da Água Grupo Coliforme e Escherichia coli MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Monitoramento Microbiológico da Água Grupo Coliforme e Escherichia coli Fonte: J. Appl. Environ. Microbiol., 43:1320-29. MICROBIOLOGIA DA ÁGUA Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Monitoramento Microbiológico da Água Grupo Coliforme e Escherichia coli bacilos curtos, Gram -, fermentam a lactose com produção de ácido e gás, dentro de 48 h a 35ºC lac+ Escherichia coli: coliforme fecal Klebsiella pneumoniae: coliforme fecal Enterobacter aerogenes, Citrobacter, Klebsiella: (fezes, vegetais e solo): coliforme ambiental ► a fermentação da lactose é a chave do teste Presença de coliformes totais não indica necessariamente contaminação fecal ou ocorrência de enteropatógenos. 4. Técnica da Membrana Filtrante Volume mínimo de 10 mL de amostra pura ou diluída deve ser assepticamente introduzida no aparato de filtração; Utilização de membranas filtrantes de porosidade de 0,2 a 0,45uM as quais são capazes de reter os MO que serão cultivados; Filtração de diversas diluições podem ser necessária para se obter um número ideal de colônias (20-80) passíveis de contagem; Técnica gera resultados quantitativos, e nem sempre ensaios confirmativos são necessários dependedo da especificidade do meio de cultura utilizado; Técnica inapropriada para amostras com alta turbidez. Fonte: Prince George´s Community College Website Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com CONTROLE MICROBIOLÓGICO DA ÁGUA POTÁVEL Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com CONTROLE MICROBIOLÓGICO DA ÁGUA POTÁVEL Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETEs – ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE EFLUENTES ESGOSTOS/EFLUENTES “Esgoto, efluente ou águas servidas são todos os resíduos líquidos provenientes de indústrias e domicílios e que necessitam de tratamento adequado para que sejam removidas as impurezas e assim possam ser devolvidos à natureza sem causar danos ao meio ambiente e à saúde humana”. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETEs – ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE EFLUENTES ESGOSTOS/EFLUENTES Diferença entre água e esgoto é a quantidade de microrganismos no último, que é muito maior. A contribuição domiciliar para o esgoto está diretamente relacionada com o consumo de água. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETEs – ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE EFLUENTESTipos de esgotos 1. Esgotos domésticos – 99,99% de líquido e 0,01% de matéria orgânica. Origem: a) Tomando banho; b) lavando louça; c) escovando os dentes; Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETEs – ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE EFLUENTES 2. Esgotos industriais Origem: a) lançamento subterrâneo dos poluentes; Imagem: Michael Kauffmann / Creative Commons Attribution 2.0 Germany Imagem: US Department of Agriculture / Domínio Público Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETEs – ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE EFLUENTES 3. Esgotos pluviais • são formados pela água da chuva e pelas águas de lavagem de pátios, carros, ruas e regas de jardim. Imagem: Cyndy Sims Parr / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETEs – ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE EFLUENTES O que é tratamento dos esgotos? • Consiste na remoção de poluentes; • o método a ser utilizado depende das características de cada esgoto coletado. Fonte: SABESP, 2012. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETEs – ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE EFLUENTESETE - Estação de Tratamento de Esgoto É a unidade operacional do sistema de esgotamento sanitário que através de processos físicos, químicos ou biológicos removem as cargas poluentes do esgoto, devolvendo ao ambiente o produto final, efluente tratado, em conformidade com os padrões exigidos pela legislação ambiental (CASAN). Ete - Lagoa da Conceição Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETEs – ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE EFLUENTESPor que é importante tratar os esgotos? Fonte: COMPESA, 2008. • Porque tem como objetivo devolver a água tratada ao meio ambiente, permitindo sua preservação. Além disso, promove-se um benefício à saúde pública. Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETEs – ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE EFLUENTESTipos de tratamento dos esgotos • Nível preliminar – retém resíduos maiores; • tratamento primário – são sedimentados os sólidos em suspensão (decantação); • tratamento secundário – microrganismos alimentam-se da matéria orgânica; • tratamento terciário – remoção de poluentes específicos e de microrganismos como fungos e bactérias. Fonte:www.infoescola.com/geografia/tratamento- de-esgoto/ Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETEs – ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE EFLUENTES Fossas sépticas • são dispositivos de tratamento de esgotos destinados a receber a contribuição de um ou mais domicílios e com capacidade de dar aos esgotos um grau de tratamento compatível com a sua simplicidade e custo. Fonte: Blog Saneamento Ambiental. Imagem: Tanque Séptico / BetacommandBot / Domínio Público Profa. Ana Christ Microbiologia Básica E-mail: anacamps@gmail.com ETEs – ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE EFLUENTESRede coletora de esgotos Fonte: SABESP, 2012. Nas casas, comércios ou indústrias, ligações com diâmetro pequeno formam as redes coletoras. Estas redes são conectadas aos coletores- tronco (tubulações instaladas ao lado dos córregos), que recebem os esgotos de diversas