Nutrição Diversidade Metabolica

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CATEGORIAS NUTRICIONAIS 
DOS 
MICRORGANISMOS, 
DIVERSIDADE METABÓLICA
E 
ECOLOGIA MICROBIANA
Fontes de energia
Fontes de Carbono
CO2 - Autotrofismo 
Compostos orgânicos - Heterotrofismo
CATEGORIAS
NUTRICIONAIS
DOS
MICRORGANISMOS
(In Prescott, Harley & Klein, Microbiology, McGrawHill, 6th ed)
Fototrofismo Quimiorganotrofismo Quimiolitotrofismo
Chlorophyll or
bacteriochlorophyll
Maior parte dos microrganismos
usam um de três tipos de 
fontes de energia
Fig. 9.1
Quimiotrofismo
Catabolismo e anabolismo
Papel chave do ATP e da força H+-motriz como formas de energia celular
- extracelulares, ou 
- metabolitos intermediários 
de vias catabólicas, ou 
- sintetizados a partir dos 
anteriores.
Monómeros
Anabolismo
Consumo de energia
- macromoléculas
- constituintes celularesBiossíntese
Catabolismo
Produção de energia
Produtos (“waste products”)Substratos
ATP Força H+-motriz
FORÇA H+-MOTRIZ – gradiente electroquímico de
protões transmembranar
- SÍNTESE DE ATP para vias anabólicas
- Mobilidade das células 
- Transporte activo de nutrientes
Teoria quimiosmótica
Diversidade microbiana vs. diversidade metabólica
(diferentes estratégias para obter energia - Bioenergética)
(In Prescott, Harley & Klein, Microbiology, McGrawHill, 5th ed)
Passos principais do catabolismo em microrganismos 
quimiorganoheterotróficos
Diversos
microrganismos 
produtores de 
hidrolases
(In Prescott, Harley & Klein, Microbiology, McGrawHill, 6th ed) RESPIRAÇÃO
AERÓBIA*
½O2 H2ORESPIRAÇÃO ANAERÓBIA
aceitadores finais de electrões alternativos
(diversas bactérias)
Síntese de ATP,
por fosforilação
oxidativa
Posição central do ciclo 
de Krebs ou TCA
*Bactérias aeróbias, fungos, protozoários
RELAÇÃO DOS MICRORGANISMOS COM O OXIGÉNIO
(a) Aeróbio obrigatório
(b) Anaeróbio obrigatório
(d) Microaerófilico
(e) Anaeróbio aerotolerante
Posição de células microbianas em tubos de meio de cultura em 
função da relação do microrganismo com o oxigénio:
Indicador redox 
É rosa na forma oxidada
(na presença de O2)
(c) Aeróbio facultativo
(Brock – biology of microorganisms, prentice Hall, 11th ed)
PORQUÊ?
Espécies reactivas de oxigénio formadas na
Cadeia de Transporte de Electrões – Respiração Aeróbia
OXIGÉNIO e STRESSE OXIDATIVO
(Brock – biology of microorganisms, prentice Hall, 11th ed)
O anião superóxido (O2-), o peróxido de hidrogénio (H2O2) e o radical hidroxilo (OH.)
são extremamente tóxicos para as células. Podem causar, por exemplo:
- oxidação de macromoléculas (proteínas, ácidos nucleicos);
- oxidação dos lipidos das membranas celulares ( ���� comprometimento da 
função da bicamada lipídica como barreira selectiva de permeabilidade).
����
H+ H+
H+
ADP + Pi
ATP
H+H+
ATPsintetase 
(ou, ATPase)
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA
na Respiração
Membrana plasmática – em procariotas*
Membrana interna da mitocôndria – em 
eucariotas
*Exemplo:
cadeia de transporte de electrões
membrana plasmática de E. coli
(presença de O2)
Enzimas que protegem as células da 
acção tóxica das espécies reactivas de oxigénio
Microrganismo Catalase Dismutase do superóxido
Aeróbio + +
Aeróbio facultativo + +
Microaerofilico +/- +
Anaeróbio obrigatório - -
Nem todos os microrganismos 
estão protegidos(Brock – biology of microorganisms, prentice Hall, 11th ed)
RESPIRAÇÃO
Oxidação completa de compostos orgânicos, com utilização de um aceitador de electrões externo 
(exógeno) para contrabalançar reacções de oxidação-redução usadas para gerar ATP; a maior parte do 
ATP é formado por fosforilação oxidativa com base num gradiente protónico (força H+-motriz)
estabelecido através de membranas (m. plasmática em procariotas ou m. interna da mitocôndria em 
eucariotas). Quanto à natureza dos aceitadores finais de electrões, são conhecidas 2 situações genéricas:
1. respiração aeróbia
Oxigénio como aceitador final de electrões na Cadeia de Transporte de Electrões 
Membranar. A transferência de electrões de NADH e FADH2 para o O2 através dos componentes da 
cadeia de transporte de electrões conduz ao estabelecimento do Gradiente Transmembranar de 
Protões (força H+-motriz). Este gradiente é a força motriz para a síntese de ATP pela ATPase 
(ATPsintetase); o O2 é reduzido a H2O. Este processo rende grande quantidade de energia.
REVISÃO de CONCEITOS (Bioquímica) 
2. respiração anaeróbia
Compostos inorgânicos, tais como nitrato, sulfato, dióxido de Carbono (ou carbonato), etc. são
aceitador final de electrões na Cadeia de Transporte de Electrões que estabelece o 
Gradiente Transmembranar de Protões (força H+-motriz) para síntese de ATP. Nesses 
processos, os compostos inorgânicos são reduzidos. Presente em bactérias.
FERMENTAÇÃO
Ocorre frequentemente em condições anaeróbias (ausência de O2). O substrato orgânico sofre
oxidação parcial. Não requere um aceitador de electrões externo - o equilíbrio de reacções de 
oxidação-redução é obtido com base em metabolitos intermediários (endógenos) resultantes da oxidação 
da molécula de substrato orgânico (p.ex. na glicólise). ATP é sintetizado por fosforilação a nível do
substrato; encontramos diferentes vias fermentativas em diferentes microrganismos (eucariotas 
ou procariotas), as quais rendem diferentes produtos finais. 
O rendimento energético para a célula é mais baixo que o da respiração.
METABOLISMO 
QUIMIO-ORGANOHETEROTRÓFICO *
Composto orgânico
O2
Respiração 
aeróbia
OBTENÇÃO DE 
ENERGIA
Nitrato (NO3-), 
sulfato, 
CO2, 
Fumarato
Respiração
anaeróbia
Síntese de ATP
por fosforilação
oxidativa
Aceitador de electrões 
orgânico endógeno
Fermentação
Síntese de ATP
por fosforilação
ao nível do substrato
Biossíntese
FLUXO DE 
CARBONO
Aceitadores finais de electrões 
exógenos
* Em protozoários, fungos e maior parte das bactérias não-fotossintéticas
(�)
(�)
RESPIRAÇÃO 
ANAERÓBIA *
*Usa outros aceitadores de electrões (≠ O2 ), em 
ambientes onde o O2 está ausente (elevada importância ecológica) 
-Em geral, rendimento energético mais baixo 
do que na resp. Aeróbia.
Metano
BIOCOMBUSTÍVEL
Metanogénese
(bactérias metanogénicas;
anaeróbias obrigatórias)
Acetogénese
(bactérias acetogénicas;
anaeróbias obrigatórias)
Melhores 
dadores
de electrões
Melhores 
aceitadores 
de electrões
P
o
t
e
n
c
i
a
l
 
d
e
 
r
e
d
u
ç
ã
o
 
(
E
0
)
(acetato)
Desnitrificação
(bactérias desnitrificantes;
aeróbias facultativas) 
-Produtos são gasosos
-Principal causa de 
perda de fertilidade
dos solos
-Importante no tratamento
de águas residuais
Redução do sulfato
(bactérias sulfato-redutoras;
anaeróbias obrigatórias)
Sulfureto de 
Hidrogénio
(nos sedimentos de lagos
e de rios com muita matéria 
orgânica; 
H2S é TÓXICO)
(►)
(►)
Electron transport
processes in the 
plasma membrane 
of Escherichia coli
when (a) O2, or(b) nitrate, 
is the final electron 
acceptor.
(a)
(b) Denitrification
(nitrate reductase
is a key enzyme)
Escherichia coli
Possible scheme for electron transport in the membrane of Pseudomonas stutzeri during denitrification. 
Steps in the dissimilative 
reduction of nitrate.
Some organisms, for example
Escherichia coli, can carry out only
the first step. Other bacteria can
further reduce nitrite (for example,
species from the genera Pseudomonas). 
Example: in sewage treatment,
denitrification is beneficial 
(for the environment)
because it converts nitrate to N2.
Fermentations
• oxidation of NADH 
produced by glycolysis
• pyruvate or derivativeused as endogenous 
electron acceptor
• ATP formed by 
substrate-level 
phosphorylation
Figure 9.9 
ADP
ATP
(In Prescott, Harley & Klein, Microbiology, McGrawHill, 6th ed)
DIVERSIDADE NAS FERMENTAÇÕES ⇒⇒⇒⇒
(diferentes produtos de fermentação em diferentes microrganismos)
FERMENTAÇÃO
Vias fermentativas principais e destino do piruvato em diferentes microrganismos
FERMENTAÇÃO
Na produção de 
Yougurt, pickles, 
etc
Na produção de 
bebidas fermentadas,
etanol industrial
Ex. Responsáveis pela 
deterioração 
de alguns alimentos
Produtos
gasosos
Papel importante
para produção de 
acetona e butanol
no início sec XX
(1st World War)
Examples of common microbial fermentations 
and some of the organisms carrying them out
B
a
c
t
e
r
i
a
METABOLISMO QUIMIOLITOTRÓFICO –
obtenção de energia a partir da oxidação de 
compostos inorgânicos dadores de electrões
. Bactérias quimiolitotróficas;
. Importância ecológica (nos ciclos biogeoquímicos dos elementos)
. Em geral, respiração é aeróbia; mas, algumas são anaeróbias (aceitador final de 
electrões podem ser nitrato ou sulfato)
. ATP sintetizado por fosforilação oxidativa
Electrões são transferidos directamente do composto inorgânico (reduzido) para componentes da 
Cadeia de Transporte de Electrões localizada na membrana plasmática, e transferidos para 
aceitador final, que sofre redução.
. Rendimento energético baixo
Fig. 5.23.(b)
Usualmente, 
são autotróficas 
(ciclo de Calvin)
(Brock – biology of microorganisms, Prentice Hall, 11th ed)
Fluxo de electrões na Cadeia de Transporte de Electrões directa
(Linha a cheio – lado direito na figura)
(Oxidação de nitrito a nitrato, e transporte de electrões no sentido normal, de modo a gerar gradiente 
electroquímico de protões transmembranar (força H+-motriz) para a síntese de ATP por fosforilação oxidativa)
(In Prescott, Harley & Klein, Microbiology, McGrawHill, 6th ed)
NITRITO NITRATO
Cadeia de transporte de electrões inversa
(Linha a tracejado – lado esquerdo na figura)
Uma parte da força-protão-motriz estabelecida na Cadeia de transporte de Electrões directa é usada 
para forçar o fluxo de electrões no sentido inverso (contra o gradiente de potencial de redução) 
do nitrito para NAD+ de modo a gerar NADH (fonte de electrões para fixação de CO2 – ciclo de Calvin)
EXEMPLO (bactéria nitrificante, p.ex. Nitrobacter):
Respiração
é aeróbia 
Tipos de quimiolitotrofismo 
(fontes de energia mais usuais)
(adaptadao de Prescott, Harley & Klein, Microbiology, McGrawHill, 6th ed)
NITRIFICAÇÃO
(Bactérias Nitrificantes)
OXIDAÇÃO DE H2(Bactérias do hidrogénio)
OXIDAÇÃO DE FERRO
(Bactérias do Ferro)
OXIDAÇÃO DE ENXOFRE
(Bactérias do enxofre)
*
• Exemplo de metabolismo quimiolitotrófico anaeróbio
ORIGEM DAS FONTES DE ENERGIA USADAS POR BACTÉRIAS
QUIMIOLITOTRÓFICAS (fontes geológicas, antropogénicas e biológicas):
. Actividade vulcânica (H2S);
. Agricultura (Amónia; nitrito)
. Actividades mineiras (Fe2+)
. Queima de combustíveis fósseis e lixo (H2S; NH3)
. Biológicas – decomposição microbiana de matéria orgânica (p.ex. H2S; NH3; H2)
FOTOTROFISMO
Luz como fonte de energia
Maior parte, são
fotoautotróficos
Alguns, são
fotoheterotróficos *
* Na natureza, 
alguns microrganismos 
fototróficos mudam 
o metabolismo entre
heterotrofismo e 
autotrofismo,
dependendo dos 
recursos 
disponíveis.
(a) oxygenic photosynthesis – eucaryotes and cyanobacteria
(H2O is the source of reducing power to reduce NADP+ to NADPH)
(b) anoxygenic photosynthesis – all other bacteria
(some phototrophic bacteria obtain reducing power from electron donors in their environment,
typically reduced sulfur sources, e.g. H2S, S0, S2O32-, or H2, or organic compounds)
(In Prescott, Harley & Klein, Microbiology, McGrawHill, 6th ed)
(a)
(a)
(a)
(a)
(b)
(b)
(b)
(b)
FOTOSSÍNTESE
OXIGÉNICA
(ex. em microalgas e cianobactérias; em plantas)
ANOXIGÉNICA
(ex. em sulfo-bactérias purpura e verde)
Tipos de fotossíntese – obtenção de energia e de poder redutor em fototróficos
oxigénicos e anoxigénicos. Ambos obtém energia da luz. Nos fototróficos oxigénicos,
a luz captada também é usada na fotólise da água, gerando O2 e poder redutor 
(necessário para a fixação do CO2). Na fotossíntese anoxigénica, o poder redutor é
formado a partir de H2S, S, H2 ou compostos orgânicos (dependendo da espécie bacteriana);
ocorre na ausência de oxigénio (condições anaeróbias).
Photograph of a core taken through a hot spring microbial mat.
Upper layer –
cyanobacteria
Several layers of 
anoxygenic
phototrophyc bacteria
(until the mat becomes
light-limited)
Bottom layer -
fermentative and
sulphate-reduction 
bacteria 
Purple 
bacteria
green and purple
bacteria – in
deeper, anaerobic
zones of aquatic
habitats (H2S rich)
Cyanobacteria and most 
eucaryotic photosynthetic
microbes – near surface
21.4. (In Prescott, Harley & Klein, Microbiology, McGrawHill, 6th ed)
The distribution 
of photosynthetic
microorganisms
in a Norwegian
Fjord.
Dinoflagellates (unicellular algae)
Light-sensitive pigments are essential for photosynthesis to occur.
Chlorophyl a
The principal photosynthetic pigment
of higher plants, most algae and the
cyanobacteria
Bacteriochlorophylls (diverse structures)
Bacteriochlorophyll is the form of chlorophyll
present in anoxygenic phototrophs
Structure of all known bacteriochlorophylls.
In vivo absorption spectra are the physiologically relevant absorption peaks.
→ (green curve) Absorption spectra of cells of the green algae Chlamydomonas. The peak at 430 and 680 nm
is due to chlorophyl a; the peak at 480 nm is due to carotenoids.
→→→→ (red curve) Absorption spectra of the cells of a phototrophic purple bacteria (Rhodopseudomonas sp.). 
Peaks at 870, 805, 590 and 360nm are due to bacteriochlorophyll a while peaks at 525 nm and 475 nm are 
due to carotenoids. 
Acessory pigments
Acessory pigments like
carotenoids and phycobilins
are also involved in the capture
and processing of light energy.
They absorb different wavelengths 
of light than chlorophylls.
They allow the organisms to capture 
more of the available light, making
photosynthesis more efficient over
a broader range of wavelenghts. 
Carotenoids also play a photoprotective role,
protecting microorganisms from intense light
(photo-oxidation).
They are thus an advantage for the organism.
Pigment diversity has 
ecological significance. 
Differences in absorption spectra 
correlates with ecological distribution.
By having different pigments, 2 
organisms can coexist in a habitat, 
each using wavelenght of light that the 
other is not using.
Example
There often is a dense surface layer of 
cyanobacteria and algae in lakes and ponds 
that absorb a large amount of blue (λ~430 nm) 
and red (λ~680nm) light. 
The bacteriochlorophyll pigments of purple 
and green bacteria absorb longer wavelenghts
not used by other photosynthetisers.
(In Prescott, Harley & Klein, Microbiology, McGrawHill, 6th ed)
ISOLAMENTO DE MICRORGANISMOS A PARTIR DO 
AMBIENTE NATURAL – culturas de enriquecimento (II)
Ex. 2. Isolamento de bactérias desnitrificantes (p.ex. género Pseudomonas 
– respiração anaeróbia; Importância – remoção de nitrato de águas residuais em ETARs)
1 � Inóculo: solo, sedimentos de lagos
2 � Meio de cultura: ácidos orgânicos, como fontes de C e energia;
sal de NO32- (aceitador de electrões);
3 � Ausência de ar (O2).
Factores importantes: 
1. inóculo (fonte dos microrganismos); 
2. Composição meio de cultura; 
3. Condições ambientais (oxigénio; Temperatura, pH, luminosidade, etc.)
Ex. 1 Isolamento de bactérias nitrificantes (p.ex. dos géneros Nitrobactere Nitrosomonas –
quimiolitoautotróficas aeróbias; Importância – fertilização dos solos com nitrato) 
1 � Inóculo: solo, lama
2 � Meio de cultura: ausência de Carbono orgânico (para seleccionar bactérias autotróficas);
sais de NO2- e de NH4+ (como dadores de electrões);
3 � Presença de O2 / ar (porque é aeróbia);
Ausência de luz (para eliminar fotoautotróficas) 
Incubation under anoxic conditions
in the laboratory
Anoxic glove chamber.
The anaerobic atmosphere is maintained largely with
a vacuum pump and N2 purges. The remaining oxygen is
removed by a palladium catalyst and hydrogen. 
Anoxic jar.
A chemical reaction in the
Envelope in the jar generates
H2 + CO2. 
The palladium catalyst catalyzes the formation of H2O from H2 + O2.
Water is absorbed by a dessicant.
Papel vital dos microrganismos nos ecossistemas
Ecossistema 
Unidade funcional de organização biológica, constituida por 
comunidades de organismos (microrganismos e macrorganismos) que 
interagem entre si e com o seu ambiente natural (factores físicos e químicos).
OM – Organic matter 
(adaptadao de Prescott, Harley & Klein, Microbiology, McGrawHill, 6th ed) Fig. 28.28
(Protozoários, insectos)
(Animais pequeno porte)
(Animais, Homem)
MINERALIZAÇÃO
Fotossintese
Quimiolitotrofismo
ECOLOGIA MICROBIANA
(�)
PAPEL VITAL DOS MICRORGANISMOS NOS ECOSSISTEMAS (cont)
� 1. Produção primária (de matéria orgânica)
por microrganismos autotróficos 
(nutrição: quimiolitotrofismo autotrófico; fototrofismo autotrófico)
Ambientes terrestres: principalmente, plantas; cianobactérias, algas; 
bactérias quimiolitotróficas;
Ambientes aquáticos e marinhos: algas unicelulares, cianobactérias; bactéria fotossintéticas 
anoxigénicas (b. Purpura e verde do enxofre); bactérias quimiolitotróficas.
� 2. Consumo directo ou primário (de matéria orgânica)
(por consumidores primários – p.ex. protozoários, insectos, pequenos animais)
Também contribuem para oxigenação 
dos compartimentos ambientais
Cadeias alimentares
(consumidores secundários, terciários, etc.)
� 3.MINERALIZAÇÃO
(decomposição microbiana de compostos orgânicos complexos, com formação de compostos simples
Metabolismo:respiração aeróbia ou anaeróbia; fermentação)
P.ex.
- Tecidos de plantas e
animais mortos
- células mortas de 
mcrorganismos
Compostos inorgânicos simples
(minerais)
(CO2, H2O, NH3, H2S)
Quimiorganoheterotróficos
(bactérias, fungos, protozoários)
Estima-se que 90% da mineralização dos compostos orgânicos na Natureza 
seja resultado da actividade metabólica de bactérias e fungos; este processo 
torna os compostos inorgânicos simples de novo disponíveis para 
os produtores primários e outros organismos.
PAPEL VITAL DOS MICRORGANISMOS NOS ECOSSISTEMAS (cont)
Influência do oxigénio no destino da matéria orgânica complexa
- Produtos finais são 
diferentes em condições 
aeróbias ou anaeróbias 
- Os sub-produtos de um 
grupo de microrganismos 
podem ser usados e 
transformados por outro 
tipo fisiológico de 
microrganismos.
- Os ciclos dos elementos
estão interligados.
(In Prescott, Harley & Klein, Microbiology, McGrawHill, 6th ed) Fig. 28.19
Mineralization
Mineralization
Ambientes anaeróbios, 
ricos em compostos orgânicos:
. Sedimentos (lagos, pântanos)
. Digestores anaeróbios 
(tratamento de lamas em ETARs)
. Rumen (animais ruminantes)
SINTROFISMO – dois ou mais organismos 
cooperam na degradação de um substrato que 
não pode ser catabolizado por cada um deles 
sózinho
Cooperação 
(consórcio microbiano)
Fig. 19.23
Exemplo –
decomposição de matéria orgânica 
em ambientes anóxicos
Bactérias metanogénicas na Natureza:
. Zonas húmidas naturais
. Pântanos
. Animais ruminantes
. Térmitas (����)
. Solos (zonas anóxicas)
Emissões de metano de origem
biológica excedem largamente
as emissões de origem abiótica.
Aparelho digestivo de térmitas
Contém protozoários, e bactérias metanogénicas no interior destes. 
Os protozoários ajudam as térmitas na digestão dos substratos celulósicos, e fornecem 
às bactérias os substratos para a metanogénese.
Pensa-se que as bactérias beneficiem os protozoários hospedeiros (celulolíticos) ao 
consumirem o H2 gerado pela fermentação dos açucares. 
Observação com microscópio de fluorescência
interior do aparelho digestivo de térmita. 
Protozoários 
Bactérias 
metanogénicas
Particulas de plantas
(amarelas)
Populações microbianas –
agrupamentos de células de 
microrganismos idênticos;
Guildas – associações de 
populações de microrganismos 
com um determinado tipo de 
Metabolismo.
As guildas interagem entre si 
(e com o meio ambiente)
formando comunidades.
Exemplo -
comunidades microbianas 
num ecossistema aquático 
(lago)
LUZ
As diversas comunidades 
não estão isoladas
Papel do O2 no catabolismo de compostos orgânicos
Além de aceitador final de electrões na respiração aeróbia, o O2 também pode ter uma 
participação importante na oxidação de compostos orgânicos, em processos catabólicos 
realizados por microrganismos particulares.
. Participação de enzimas específicas - OXIGENASES 
OXIGENASES – enzimas que catalizam a incorporação de 1 ou 2 átomos de oxigénio (do 
O2 ) em moléculas orgânicas.
- DIOXIGENASES
- MONOOXIGENASES
. Impacto ambiental importante - Várias bactérias e fungos ambientais realizam
a degradação de compostos orgânicos poluentes,
em condições aeróbias, recorrendo a vias 
catabólicas onde o passo inicial de oxidação
do composto orgânico envolve oxigenases;
Bactérias mais estudadas: género Pseudomonas
BIODEGRADAÇÃO DE COMPOSTOS 
ORGÂNICOS POLUENTES NO AMBIENTE
(ex. hidrocarbonetos do petróleo)
Exemplo – oxidação de hidrocarbonetos
. Hidrocarbonetos alifáticos (ex. octano)
Passos principais na via catabólica de 
um hidrocarboneto alifático
O 1º passo é catalizado por uma 
monooxigenase (iniciadora do processo
de degradação)
- Especificidade
Ciclo dos ácidos
Tricarboxilicos (TCA)
Acetil-CoA
( v i a s
 
c a t
a b ó
l i c a
s c
e n
t r a i s
)
CO2, H2O, ATP
. Vias catabólicas de hidrocarbonetos aromáticos (ex. benzeno, tolueno)
Catecol (e derivados) são metabolitos intermediários 
na oxidação de vários compostos aromáticos
Vias catabólicas
centrais 
CO2, H2O, ATP
(metabolito intermediário)
Methyl
catechol
Papel dos microrganismos nos 
Ciclos biogeoquímicos dos elementos
Os microrganismos têm um papel essencial na reciclagem dos vários elementos
químicos no Ambiente, em particular de Carbono, Azoto, Enxofre e Ferro.
Ciclo biogeoquímico - descreve as transformações, catalizadas por agentes biológicos e
químicos, dos compostos que contêm estes elementos essenciais.
In Prescott, Harley & Klein, Microbiology, McGrawHill, 6th ed)
Todos os ciclos de elementos estão interligados e têm impactos a nível global.
Participação dos microrganismos no CICLO DO AZOTO 
(adaptadao de Prescott, Harley & Klein, Microbiology, McGrawHill, 6th ed) Fig. 28.21Processos anaeróbios
Processos aeróbios
Processos que ocorrem em condições aeróbias e anaeróbias
Desnitrificação
Nitrificação (bactérias nitrificantes)
Nitrificação (bactérias nitrificantes)Mineralização de
proteínas
(amonificação)
Fixação de N2
Processo 
anammox
Processo anammox (anoxic ammonia oxidation) – acoplamento entre oxidação anaeróbia de NH4+(quimiolitotrofismo) e redução de NO2- (aceitador final de electrões) 
(Aplicação: remoção de N de águas residuais, em estações de tratamento de esgotos)
Assimilação 
de amónia
NH3
Assimilação de Nitrato 
como fonte de N
(plantas, microrganismos)
Participação dos microrganismos no CICLO DO ENXOFRE 
(adaptadao de Prescott, Harley & Klein, Microbiology, McGrawHill,6th ed) Fig. 28.20
Processos anaeróbios
Processos aeróbios
Processos que ocorrem em condições aeróbias e anaeróbias
Assimilação de S 
(redução de sulfato) 
Mineralização de
matéria orgânica
(dessulfurilação)
Oxidação do 
enxofre
Oxidação 
do enxofre
Redução 
de sulfato
(respiração 
anaeróbia)
Bactérias
quimiolitotróficas
Bactérias
purpura e verde
(Fotossintese 
anoxigénica)
(adaptadao de Prescott, Harley & Klein, Microbiology, McGrawHill, 6th ed) Fig. 28.18
Diagrama esquemático da participação 
dos microrganismos no ciclo do C no Ambiente
(e links aos ciclos de outros elementos) 
Fotossíntese oxigénica
(microalgas, cianobactérias)
Quimiolitoautotrofismo
aeróbio ou anaeróbio
(bactérias nitrificantes, 
bactérias oxidantes de S)
(Link aos 
ciclos do N e do S)
Fotoautotrofismo 
anoxigénico
(bactérias purpura e 
verde do enxofre)
(Link ao ciclo do S)
Respiração 
anaeróbia
- Bactérias
desnitrificantes
(link ao ciclo do N)
- Bactérias
redutoras de sulfato 
(link ao ciclo do S)
- Bactérias redutoras
do Ferro
(link ao ciclo do Fe) (Bactérias 
metanogénicas) (Bactérias metanotróficas)
P.ex. Mineralização da 
matéria orgânica
(link aos ciclos do N e do S)
Fontes principais de
Monóxido de Carbono:
- Industria
- Automoveis
(Bactérias
Oxidantes 
de CO)
CICLO DO 
CARBONO 
Os Ciclos do Carbono e do Oxigénio
estão interligados – fotosintese oxigénica
remove CO2 e produz O2, enquanto os
processos respiratórios aeróbios produzem 
CO2 e removem O2
(Brock – biology of microorganisms, Prentice Hall, 11th ed) Fig. 19.21