5 2012 Microorganismos e sua relação com os Ciclos biogeoquímicos

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Microorganismos e sua relação com 
os Ciclos biogeoquímicos 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
DEPARTAMENTO DE ANALISES CLÍNICAS E TOXICOLÓGICAS 
FACULDADE DE FARMÁCIA, ODONTOLOGIA E ENFERMAGEM 
MICROBIOLOGIA BÁSIA E APLICADA 
Prof. Dr. Hélio 
Microorganismos e sua relação 
com os Ciclos biogeoquímicos 
 
 Os microorganismos desempenham um papel essencial no 
ciclo de vários elementos como: 
 
 
 
 
 O estudo dessas transformações químicas: 
biogeoquímica. 
carbono enxofre nitrogênio ferro 
CICLOS GEOBIOQUÍMICOS 
 Biogeoquímico é o resultado dos conjuntos de: 
 
 
 Para a existência de vida estas substâncias precisam 
ser recicladas... 
Ciclo da Água 
Ciclo do Carbono 
Ciclo do Nitrogênio 
Ciclo do Fosfato 
agentes biológicos 
(microorganismos) 
constituição da 
litosfera (rocha) 
substâncias 
químicas 
CICLO DAS ÁGUAS 
CICLOS GEOBIOQUÍMICOS 
 Ciclo da água 
- Cerca de 97% da água existente no planeta é 
oceânica. 
- 3% [rios, lagos, lençóis subterrâneos e geleiras]. 
- 0,5% é potável. 
- Os mecanismos de purificação da água estão cada 
vez mais complicados e $: -Metal em H2O 
-Contaminação com microorganismos 
 (tecnologia de membranas) 
-Dessalinizar água do mar 
Ciclo curto: das chuvas 
Ciclo longo: dos seres vivos 
CICLO DAS ÁGUAS 
- Na superfície do mar existe uma grande [sais] 
- O ciclo se retroalimenta 
IMPORTANTE 
CICLO 
DAS 
ÁGUAS 
-O gás SO2 e SO3 H2SO4 e H3SO4 chuvas ácidas 
- NO2 e NO3 ác. Nitroso e ác. Nítrico 
- Queimadas vaporizam os sais: 
 
 
- Principais contaminantes de água 
 
 
-Produção de 
alimentos 
-Lixiviação 
Cálcio/ Fosfato/ Sódio 
-Coliformes: Totais e fecais 
-Estreptococos 
-Salmonelas 
-Shiguella 
-Víbrios (Epidemias: Haiti e Republica Dominicana) 
CICLO DAS ÁGUAS 
CICLO DAS ÁGUAS 
-Água para fins recreativos ou paisagísticos pode ter até 1000 coliformes 
fecais. 
-Eutrofização de lagoas ex: Lagoa da Parangaba 
CICLO DAS ÁGUAS 
- Especulação imobiliária: seleciona microrganismos 
e outros seres vivos. 
- Açude Santo Anastácio. 
- Ex:Transamazônica: esquistossomose. 
- Câncer de fígado e renal. 
 
Represamento 
das águas 
INTERVENÇÕES 
DO HOMEM 
Desmatamento Pavimentação = taxa de 
impermeabilização 
Utilização de defensivos 
agrícolas 
Despejos de esgotos e 
efluentes industriais. 
Eutrofização 
Diminuição do teor de 
oxigênio dissolvido nos rios 
Lançamento de substâncias 
tóxicas perigosas 
Poluição 
atmosférica 
Resíduos 
sólidos 
CICLO DO CARBONO 
CICLO DO CARBONO 
O C é necessário na natureza sob duas formas: 
- Formada pelas moléculas dos seres 
vivos 
- Depósitos de combustíveis 
- Fósseis 
- Carvão 
- Petróleo 
- Numa concentração 0,03% a 0,04% 
do volume atmosférico. 
 O CO2 entra na composição das moléculas orgânicas dos 
seres vivos a partir da 
 A devolução : 
- Na matéria orgânica 
- CO2 da atmosfera 
Respiração aeróbica 
Fermentação 
Decomposição combustão da matérias orgânica. 
fotossíntese 
CICLO DO CARBONO 
 A única maneira de fixar o C é usando as plantas!!!! 
 Rubisco faz a fixação! 
 A rubisco (ribulose-bisfosfato carboxilase oxigenase) - 
enzima mais abundante nas plantas e por conseguinte a 
proteína mais abundante no planeta. 
 Rubisco: 3 moléculas de CO2  glicose 
 
 E a decomposição? Como ele volta a ser CO2? 
 Microorganismo não é somente um vilão no Ciclo da Água. 
Ele na água é importante para o Ciclo do Carbono. 
 Ex: Um poluente fenólico pode ser transformado por um 
microorganismos em um componente biodegradável. 
CICLO DO CARBONO 
 Qual o problema do ciclo do carbono? 
- Combustíveis fosseis 
- Atividade industrial 
- Desmatamento 
CO2 
Acidificação 
dos mares 
CICLO DO CARBONO 
 Quando as plantas e os microorganismos... 
 O Ecossistema do ambiente aquático é alterado! 
- Ex: acidente de petróleo no Golfo do México agressão a mulheres. 
 Quem insatura este lipídeos é o plancton e não o peixe! 
 Ex: sardinha, salmão 
CICLO DO CARBONO 
pH 
Interferência humana no ciclo do carbono 
Interferência humana no Ciclo do Carbono 
Aumento da queima de 
combustíveis fósseis 
[CO2] 
Remoção da cobertura vegetal 
(derrubada ou queimada) 
Poluição do mar 
 [SO2; CO] 
CICLO DO NITROGÊNIO 
Ciclo do Nitrogênio 
Aminoácidos 
Proteínas 
Ácidos nucléicos 
 Não há estrutura microbiana que não tenha C, N, e H2O. 
 É encontrado na natureza sobre a forma de nitrogênio 
molecular (N2). 
 Teor atmosférico: 78% 
 Não pode ser utilizado a não ser que seja fixado. 
- Fixação natural (fixação atmosférica): por meio de 
descargas elétricas e raios cósmicos; 
- Fixação Industrial: realizadas pelas indústrias de 
fertilizantes; 
- Fixação biológica ou biofixação: pelas bactérias 
 Na adubação verde, a decomposição das leguminosas 
fornece compostos nitrogenados ao solo. 
Esta é o grande problema!!!! 
Tipos de fixação: 
Fixação biológica ou biofixação 
 por algumas bactérias (do gênero 
Azotobacter e Rhizobium) 
 Cianobactérias 
 Algas azuis QUEIMADAS!!!! 
Só é realizada 
 As Cianobactérias 
-São encontradas na água e nos solos encharcados. 
- Pertencem aos gêneros Anabaena e Nostoc. 
 Rhizobium vivem em simbiose do tipo mutualismo com 
células das raízes de leguminosas (feijão, soja, ervilha, 
alfafa, trevo...) 
 Formam pequenos nódulos 
 Conseguem fixar cerca de 300Kg de N2 por hectare/ano. 
 Transforma N2 em NH3 (amônia) 
 Azotobacter vivem livremente no solo e fixam, em média, 
5Kg de N2 por hectare/ano. 
Processos Essenciais e Procariotos no Ciclo do Nitrogênio 
Fixação do Nitrogênio 
Algumas plantas aproveitam o nitrogênio na forma 
de NH3, porém a forma mais comum usada é a de 
NO3
-. 
A transformação de amônia em nitrato recebe o 
nome de nitrificação (2 etapas): nitrosação e 
nitratação. 
Essas etapas são controladas por 2 bactérias 
nitrificantes quimiossintetizantes. 
Nitrificação 
 A proteína dos vegetais é formada a partir do 
nitrogênio absorvido na forma de amônia ou 
nitrato. 
 Pelas cadeias alimentares chegarão até os animais. 
 
 
 
 
 
 
 No solo, os decompositores transformam amônia e 
íon amônio (NH4+) – Amonificação. 
Amonificação 
Morte das plantas e 
dos animais 
Excreção nitrogenada dos animais 
[amônia, uréia e ác. úrico] 
solo 
Desnitrificação ou Denitrificação 
 Conversão dos produtos da decomposição (nitratos e compostos 
amoniacais: NH3 ou NH4+) nitrogênio molecular 
 
 Bactérias do gênero Pseudomonas (solo; água e na ausência 
do O2 livre) 
Ciclo do Nitrogênio 
Ciclo do Nitrogênio 
 Queimadas 
 Fertilizantes 
Ciclo do Nitrogênio 
 O solo é um recurso limitado e fundamental no ecossistema 
mundial. 
 O nitrito é solúvel em água e vai para o leito dos rios. 
 Adubação verde: um fertilizante natural. 
CICLO DO FOSFATO 
 Constituinte das moléculas de DNA e RNA e componente 
dos ossos e dentes. 
 Seu principal reservatório é a litosfera, mais precisamente 
as rochas fosfatadas. 
 Por meio de processos erosivos, ocorre a liberação do 
fósforo na forma de fosfatos, que serão utilizados pelos 
produtores. 
 parte desses fosfatos liberados é carreada para os 
oceanos, onde se perde em depósitos a grande 
profundidades, ou é consumida pelo fitoplâncton. 
 O homem- acelera o processo de perda de fósforo do ciclo. 
CICLO DO FÓSFORO 
“Sábio é aquele que conhece os limites da própria ignorância”Sócrates, filósofo ateniense do século V a.C.