TA918C (1s2024) Aula 1

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Prof. Andreas K. Gombert
TA918C - Microbiologia e 
Fermentações
Aula 1 - 07/03/2024
Aplicações de microrganismos
Aplicações de microrganismos
Diferentes perspectivas 
sobre microrganismos
TAXONOMIA HABITAT APLICAÇÃO
Virologia Microbiologia 
Aquática
Microbiologia de 
Alimentos
Bacteriologia Microbiologia 
Terrestre
Microbiologia 
Médica
Algologia Microbiologia 
Marinha
Microbiologia na 
Agricultura
Micologia Microbiologia 
Ant(Ártica)
Microbiologia 
Industrial
Protozoologia Exomicrobiology? Microbiologia 
Ambiental
Micrografias eletrônicas de 
(a) Heliobacterium modesticaldum (Bacteria) 
(b) Saccharomyces cerevisiae (Eukarya ) 
6
Levedura 
(Saccharomyces cerevisiae)
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Duplicação em leveduras por 
brotamento
Duplicação 
em bactérias 
por fissão 
binária
zoom
video
Crescimento de bolores 
 (fungos filamentosos): 
 
- alongamento de hifas 
- esporulação 
- germinação de esporos 
http://www.youtube.com/watch?v=GQIi4KAN1QM
http://www.youtube.com/watch?v=sbaWbiFt_Go&feature=related
http://youtu.be/IRiwXMeKoGk
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Árvore filogenética dos seres vivos
A árvore da vida
- Você está aqui!
Nós somos parentes mais próximos de um FUNGO do que 
a levedura é de uma BACTÉRIA!
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A célula microbiana (procariótica e 
eucariótica)
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Célula eucariótica
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Tamanhos típicos de células
Curiosidades sobre 
Microrganismos
•A maioria dos microrganismos não é patogênica. 
• A maioria dos m.o.'s não é passível de cultivo em laboratório. 
• Os microrganismos representam a maior biomassa na Terra (maior 
que a biomassa animal ou vegetal), sendo que a maior parte não 
vive na superfície (estima-se que 92% deles vivam sob a terra ou 
sob o mar). 
• Sem os microrganismos, a vida na Terra, em sua forma atual, seria 
impossível. 
• Ao contrário dos macrorganismos, a maior parte da biodiversidade 
microbiana ainda é desconhecida. 
•No corpo de uma pessoa, temos mais células microbianas que 
células animais (porém a massa destas é obviamente muito maior 
que das anteriores).
Curiosidades sobre 
microrganismos
• No corpo humano, há mais células microbianas 
do que células humanas!
microrganismos no corpo 
humano
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Área superficial / Volume
Exercício 1.1
1 célula de E. coli pesa 3,0 x 10-13 g (massa seca)
Medidas: 2 x 0,8 micrômetros
Qual a área superficial de 1 grama de células 
secas de E. coli, que cabem numa colher de café?
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1 g E. coli bevat 1/(3 x 10-13) = 3.33 x 1012 cellen
Oppervlakte van een cylinder: 2πrL + 2πr2; L = 2 x 10-6 m, r = 0.4 x 10-6 m
Oppervlak van 1 g (dessert lepel) E. coli = 20 m2
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Composição elementar de uma célula microbiana
Composição macromolecular de uma célula procariótica
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Localização das macromoléculas
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Membrana citoplasmática
- Bicamada fosfolipídica, com porção hidrofóbica voltada para dentro. 
- Contém proteínas “imersas” ou “ancoradas” na camada bilipídica, com funções 
principalmente de transporte de substâncias para dentro e fora da célula. 
- É uma estrutura muito FLUIDA!
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Funções da membrana
- barreira seletiva
- conservação de energia
- ancoragem de proteínas
O que passa pela membrana?
Substância Grau de permeabilidade
Água 100
Glicerol 0,1
Triptofano 0,001
Glicose 0,001
Cl- 0,000001
K+ 0,0000001
Na+ 0,00000001
permeabilidade é função de tamanho e hidrofobicidade
A parede celular
Função: rigidez mecânica (para que a células não “estoure")
CHAPTER 2 • A Brief Journey to the Microbial World 31
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scans back and forth across the specimen. Electrons scattered
from the metal coating are collected and activate a viewing
screen to produce an image (Figure 2.10c). In the SEM, even
fairly large specimens can be observed, and the depth of field (the
portion of the image that remains in sharp focus) is extremely
good. A wide range of magnifications can be obtained with the
SEM, from as low as up to about , but only the sur-
face of an object is typically visualized.
Electron micrographs taken by either TEM or SEM are black-
and-white images. Often times, false color is added to these images
to boost their artistic appearance by manipulating the micrographs
with a computer. But false color does not improve resolution of the
micrograph or the scientific information it yields; resolution is set
by the magnification used to take the original micrograph.
MiniQuiz
• What is an electron micrograph? Why do electron micrographs
have so much greater resolution than light micrographs?
• What type of electron microscope would be used to view a
cluster of cells? What type would be used to observe internal 
cell structure?
100,000*15*
II Cell Structure and
Evolutionary History
We now consider some basic concepts of microbial cell struc-
ture that underlie many topics in this book. We first com-
pare the internal architecture of microbial cells and differentiate
eukaryotic from prokaryotic cells and cells from viruses. We then
explore the evolutionary tree of life to see how the major groups
of microorganisms that affect our lives and our planet are related.
2.5 Elements of Microbial Structure
All cells have much in common and contain many of the same
components. For example, all cells have a permeability barrier
called the cytoplasmic membrane that separates the inside of
the cell, the cytoplasm, from the outside (Figure 2.11). The cyto-
plasm is an aqueous mixture of macromolecules—proteins,
lipids, nucleic acids, and polysaccharides—small organic mole-
cules (mainly precursors of macromolecules), various inorganic
ions, and ribosomes, the cell’s protein-synthesizing structures.
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Cytoplasmic
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(nucleoid)
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Figure 2.10 Electron micrographs. (a) Micrograph of a thin section of a dividing bacterial cell, taken by
transmission electron microscopy (TEM). Note the DNA forming the nucleoid. The cell is about 0.8 !m wide.
(b) TEM of negatively stained molecules of hemoglobin. Each hexagonal-shaped molecule is about 25
nanometers (nm) in diameter and consists of two doughnut-shaped rings, a total of 15 nm wide. (c) Scan-
ning electron micrograph of bacterial cells. A single cell is about 0.75 !m wide.
CHAPTER 3 • Cell Structure and Function in Bacteria and Archaea 59
peptide composition of peptidoglycan can vary, the peptidogly-
can backbone—alternating repeats of N-acetylglucosamine and
N-acetylmuramic acid—is invariant.
The Gram-Positive Cell Wall
In gram-positive bacteria, as much as 90% of the wall is peptido-
glycan. And, although some bacteria have only a single layer of
peptidoglycan surrounding the cell, many gram-positive bacteria
have several sheets of peptidoglycan stacked one upon another
(Figure 3.15a). It is thought that the peptidoglycan is laid down
by the cell in “cables” about 50 nm wide, with each cable consist-
ing of several cross-linked glycan strands (Figure 3.18a). As the
peptidoglycan “matures,” the cables themselves become cross-
linked to form an even stronger cell wall structure.
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Figure 3.15 Cell walls of Bacteria. (a, b) Schematic diagrams of gram-positive and gram-negative cell
walls. The Gram stain photo in the center shows cells of Staphylococcus aureus (purple, gram-positive) and
Escherichia coli (pink, gram-negative). (c, d) Transmission electron micrographs (TEMs) showing the cell
wall of a gram-positive bacterium and a gram-negative bacterium. (e, f) Scanning electron micrographs of
gram-positive and gram-negative bacteria, respectively. Note differences in surface texture. Eachcell in the
TEMs is about 1 !m wide.
Cytoplasmic membrane
Peptidoglycan
Outer
membrane
(b)(a)
(d)(c)
(f)(e)
Outer
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ProteinProtein
Mais motivos para estudarmos 
os microrganismos?
Microrganismos como 
patógenos
• Entendimento da base fisiológica da 
patogenicidade
• Identificação de alvos para drogas
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O parasita Trypanosoma 
brucei e glóbulos vermelhos 
humanos
Microbiologia de 
Alimentos
• Formação de sabor
• Formação de sabor ruim (off-flavours)
• Estabilidade do produto
• Antioxidantes (saúde)
• Reprodutibilidade de processos industriais
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Reciclagem de 
elementos químicos  
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Biotecnologia Ambiental
• O uso de microrganismos para acelerar etapas 
importantes na reciclagem natural dos elementos 
químicos, de forma a se evitar as consequências 
danosas do acúmulo de compostos tóxicos 
oriundos da atividade humana
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O ciclo de carbono petroquímico
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Luz solar
combustíveis
produtos químicospetróleo
Luz solar
reservas geológicas
biomassa vegetal
fotossíntese
processos 
geológicos
exploração
queima
refinarias
indústria química
106 - 108 anos 
101 - 102 anos 
Biotecnologia Industrial: 
o ciclo de carbono ajustado?
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queima
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microrganismos
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produtos químicos
Rotas metabólicas
Termodinâmica
Reações de transporte
Metabolismo redox
Energética
Tolerância a estresse
Microrganismos como 
modelos de células humanas
• Fácil acesso experimental e simplicidade
• Mecanismos fundamentais em comum
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fim
Técnica de semeadura por 
esgotamento
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Produtos de microbiologia industrial
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Exemplo: A célula de levedura como 
produto