MICROBIOLOGIA AMBIENTAL - ATIVIDADE

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MICROBIOLOGIA AMBIENTAL
O que é Microbiologia Ambiental? 
É uma área da ciência que se dedica ao estudo da fisiologia, genética, interações e funções dos microrganismos no ambiente, e faz uso deste conhecimento com o objetivo maior de manter a qualidade ambiental e contribuir para o desenvolvimento sustentável da sociedade moderna.
Qual a importância de se estudar a microbiologia ambiental?
A Microbiologia Ambiental hoje faz parte do cenário científico mundial como uma área de estudos fundamental e inserida em diversos temas de grande importância, como biorremediação, biocombustíveis, controle biológico, fertilizantes, dentre outros.
Quais são os microorganismos mais estudados na microbiologia?
Bacterias, fungos, virus e alguma algas. O estudo da microbiologia se iniciou na medicina, na busca pela cura de certas doenças e assim foi evoluindo.
Quais as áreas da Microbiologia Ambiental?
Microbiologia industrial, segurança alimentar, segurança ocupacional/controle da saúde, microbiologia diagnostica, biotecnologia, qualidade da água, microbiologia aquática, do ar, do solo e descarte de poluentes/biorremediação.
Quais as características do Domínio Archaea?
Arqueobactérias: As arqueas são pouco conhecidas devido às dificuldades de acesso aos seus hábitats e de coleta de material, além da grande diversidade de seus processos bioquímicos.
 Atualmente, são bem conhecidas as bactérias metanogênicas, que são anaeróbias e produtoras de metano; as halófitas, que são aeróbias e vivem em ambientes com alta concentração de sais; e as termoacidófilas, que suportam altas temperaturas e grande acidez do meio. Metabolizadores incomuns como redutoras de sulfato. 
As arqueas são semelhantes às bactérias e só foram diferenciadas graças às técnicas de análise molecular. 
Qual a estrutura de uma bactéria? E as funções de cada organela.
Nem todas tem capsula e flagelo. 
Quais as formas e arrumações de bactérias?
 
O que é crescimento microbiano e porque estuda-lo?
É definido como o aumento do número, ou da massa microbiana e não tem relação com o tamanho do microrganismo. 
 Auxilia em melhorias nos processos de produção: 
• Produção de compostos de interesse (produção de metano (ENERGIA), biodigestor).
• Tratamento de efluentes (lodo ativo);
Microrganismos patogênicos: 
• Inibição e eliminação;
• Produção de substâncias. 
O crescimento microbiano é um crescimento exponencial. Número de células – Tempo.
Quais são as fases do crescimento microbiano e o que acontece em cada uma?
Fase LAG:
• Organismos metabolicamente ativos;
• Síntese de enzimas;
• Incorporação de nutrientes do meio de cultivo.
FASE EXPONENCIAL (LOG):
• As células iniciam seu processo de divisão entrando no período de crescimento;
• Nesse período a reprodução celular encontra-se extremamente ativa e com maior atividade metabólica.
FASE ESTACIONÁRIA:
• Ocorre limitação pela utilização dos nutrientes e acúmulo de metabólitos;
• Divisão = morte;
• Taxa de crescimento constante;
• Nessa fase ocorre a utilização das culturas para estudos fisiológicos e bioquímicos dos microrganismos; 
• Limitação nutricional com acúmulo de metabólitos tóxicos;
• Formação dos Endósporos (uma estrutura dormente que garante a sobrevivência da bactéria por períodos de estresse ambiental).
FASE DE MORTE:
• A falta de nutrientes e acúmulo de metabólitos tóxicos conduzem a um declínio no número de células viáveis;
 • Perda da capacidade de divisão;
• Declínio da população.
Quais fatores ambientais interferem no crescimento microbiano?
Temperatura:
Psicrófilos – temperatura ótima abaixo de 15 oC, suscetíveis de crescer a 0 oC. 
Mesófilos – temperatura ótima 20o - 40 oC, maioria dos patógenos humanos. 
Termófilos – temperatura ótima acima de 45 oC.
Oferta de oxigênio:
Aeróbios 
• Estritos (obrigados): necessitam de O2.
• Facultativos: não necessitam de O2 mas crescem melhor com O2.
• Microaerófilo: necessitam de O2 mas em níveis menores.
Anaeróbios
• Aerotolerantes: não necessitam de O2 mas crescem melhor sem O2.
• Estritos (obrigados): não toleram O2 (letal).
Pressão osmótica:
Os microrganismos retiram da água, presente no seu meio ambiente, a maioria dos seus nutrientes solúveis. A água presente dentro da célula pode ser removida por elevações na pressão osmótica. Quando uma célula microbiana se encontrar em uma solução contendo uma concentração de sais superior àquela do interior da célula ocorrerá a passagem da água de dentro da célula, através da membrana plasmática, para o meio extracelular. A perda de água por osmose causa a plasmólise ou diminuição da membrana plasmática da célula.
A importância deste fenômeno está na inibição do crescimento no momento em que a membrana plasmática se separa da parede celular. Assim, a adição de sais em uma solução, com conseqüente aumento da pressão osmótica, pode ser utilizada na preservação dos alimentos, pois a alta concentração de sal ou de açúcar remove a água do interior da célula microbiana impedindo seu crescimento.
• Halotolerantes: toleram baixas concentrações de sais (NaCl).
• Halofílicos: toleram altas concentrações de NaCl (Vibrio cholerae).
pH:
A maioria das bactérias crescem melhor dentro de variações pequenas de pH sempre perto da neutralidade, entre pH 6,5 e 7,5.
Acidófilos, neutrófilos e alcalifílicos.
O que são ciclos biogeoquímicos? 
O trajeto das substâncias do ambiente abiótico para o mundo dos seres vivos e o seu retorno ao mundo abiótico completam o que chamamos de ciclo biogeoquímico. Em qualquer ciclo biogeoquímico existe a retirada do elemento ou substância de sua fonte, sua utilização por seres vivos e posterior devolução para a sua fonte.
Importância para: atividade microbiana no solo, formação de húmus no solo e fertilidade do solo.
Explique o ciclo do Carbono e sua importância para o meio ambiente. 
O Carbono compõe 18% da massa na terra: aminoácidos, proteínas, ácidos nucléicos (DNA), lipídios, carboidratos.
No ciclo terrestre as plantas removem gás carbônico da atmosfera através da fotossíntese. Parte desse carbono é utilizado pela planta para a sua manutenção, mas, posteriormente, resulta na liberação de gás carbônico para a atmosfera. Quando as plantas são comidas por animais herbívoros ou apodrecem e morre, o carbono passa para os microrganismos.
As plantas e microrganismos constituem importantes componentes reguladores da ciclagem de nutrientes no sistema solo planta; 
Parte do carbono que flui através dos ecossistemas terrestres vai parar no solo, na forma de restos de plantas, animais e cinzas de incêndios (todos resistentes à decomposição). Embora a entrada de carbono no solo seja bastante pequena, a saída também se dá dessa forma, o que faz com que o solo seja o maior reservatório de carbono nos continentes.
Explique o ciclo do Nitrogênio e sua importância para o meio ambiente. 
O nitrogênio é o nutriente mais exigido pelas plantas. Este elemento, porém, encontra-se quase totalmente complexado na forma orgânica (98%), dependendo da biomassa microbiana do solo, para a sua transformação e, consequente, absorção pelas plantas.  Acontece que o nitrogênio, assim como o ferro e o enxofre, participa de um ciclo natural ao longo do qual sua estrutura química sofre transformações em cada uma das etapas, servindo como base para outras reações e assim se tornando disponível para outros organismos - esta a grande importância do ciclo do nitrogênio.
Ocorre a fixação do NITROGENIO (atmosfera, planta e decompositores) pelas AZOTOBACTER, CLOSTRIDIUM, RHIZOBIUM e RHIZOBACTER, elas utilizam mta energia e transformam esse NITROGENIO em AMONIA. Ocorre a redução da AMONIA em NITRITO pelas NITROSSOMONAS. Ocorre a oxidação do NITRITO em NITRATO pelas NITROBACTER. As PSEUDOMONAS desnitrificam e há formação de NITROGENIO novamente.
Explique o ciclo do Enxofre e sua importância para o meio ambiente. 
A especificidade de atuação de grupos de microrganismos em oxidação ou redução de enxofre depende principalmente das condiçõesambientais (aeróbicas ou anaeróbicas), com variação do estado de oxidação do enxofre. Algumas espécies de microrganismos, como a bactéria Thiobacillus, denitrificam, oxidam formas reduzidas a sulfato mesmo em condições de anaerobiose, com redução de nitrato a N2.
As formas orgânicas do enxofre são mineralizadas por organismos do solo para que possam ser utilizadas pelos vegetais.
 Explique o ciclo do Metano e sua importância para o meio ambiente. 
A produção de gás metano na natureza ocorre pela degradação de material orgânico por bactérias em meios livres de oxigênio (meios anaeróbicos). Vários fatores químicos e biológicos influenciam a produção de metano em determinado meio, destacando-se a temperatura, o pH e a disponibilidade de alimento. 
Produção do metano: resultado das reações químicas realizadas por bactérias estritamente anaeróbicas (Archaebacteria) durante a decomposição de matéria orgânica. Estas bactérias são denominadas de metagênicas (família Methylococcacea). Podem viver em ambientes extremos com alta temperatura, hipersalinidade e extremos de pH. Contudo, estas bactérias só produzem metano em ambiente anóxico (sem a presença de oxigênio, mas na presença de nitrato). 
O que é biorremediação? Quais as vantagens e desvantagens desse processo?
O processo biotecnológico da Biorremediação é a alternativa ecologicamente mais adequada e eficaz para o tratamento de ambientes contaminados. Pode ser entendida como uma tecnologia que visa a remoção e redução de poluentes antrópicos, que impactam negativamente o meio ambiente, assim como propõe a restauração de habitats naturais contaminados utilizando agentes biológicos.
1-MICROORGANISMO METABOLIZA O CONTAMINANTE ORGANICO.
2-MICROORGANISMO DIGERE O CONTAMINANTE E CONVERTE EM GASES INÓCUOS.
3-MICROORGANISMO LIBERA CO2 E H2O NO LOCAL.
Qual a importância das Pseudomonas (presente no ciclo do nitrogênio)?
É uma espécie que pode ser utilizada para remoção ou redução de diversos contaminantes, como Cádmio, anéis aromáticos, cobre, cromo e petróleo. Só não combate o enxofre pq são aeróbias.
Quais os aspectos a serem considerados antes de escolher qual tratamento para remoção de poluentes?
- Se o contaminante é biodegradável;
- Se a biodegradação ocorre naturalmente no local;
- Se as condições ambientais são apropriadas para a biodegradação;
- Se os contaminantes não forem completamente biodegradados, como e onde poderão ser.
Quais são as técnicas In Situ e Ex Situ? Quais suas vantagens e desvantagens?
In Situ (tratamento é feito no próprio local): Atenuação natural, bioestimulação, bioventilação e bioaumentação.
Ex Situ (consiste em escavar o solo contaminado ou extrair a água subterrânea por bomba para então poder aplicar o tratamento em outro local.): Bioaumentação, landfarming e biopilha. 
IN SITU
Atenuação natural
É a degradação intrínseca ou natural pelos microrganismos autóctones (microorganismos nativos). A verificação da ocorrência da biorremediação natural exige a caracterização da geologia, hidrologia e ecologia microbiana locais, e também o conhecimento de processos biogeoquímicos
Bioestimulação
Técnica de aplicação de nutrientes e/ou surfactantes com o objetivo de aumentar a atividade microbiana (pra que entrem em fase de LOG). No local contaminado deve existir população natural de microrganismo capazes de degradar os contaminantes. Adição de nutrientes, como N ,P e K, para estimular os microrganismos autóctones. 
 Bioventilação
Bioestimulação por meio da adição de gases estimulantes, como O2, para aumentar a atividade microbiana decompositora.
Bioaumentação
É Introdução de microorganismos alóctones quando há insuficiência de autóctones para biodegradação do contaminante. O intuito é aumentar a riqueza de microorganismos no solo.
• Culturas puras ou consórcio microbiano, transgênicos ou não. 
• Herbicidas, hidrocarbonetos clorados e carbonatos. 
• Poucas evidências definitivas de sucesso, exceto para Agrobacterium radiobactere e Phanerochaete chrysosporum. 
EX SITU
Bioaumentação
Mesma coisa do IN SITU, porém no laboratório.
Landfarming
Consiste em uma mistura do solo degradado e contaminado com um solo limpo e com nutrientes adequados para o crescimento microbiano que irão degradar os contaminantes.
Biopilha
Decomposição aeróbia de resíduos orgânicos por populações microbianas, sob condições total ou parcialmente controladas, que produzem um material parcialmente estabilizado. É um processo barato e fácil de ser monitorado. Normalmente, utilizam-se os seguintes materiais como agentes estruturantes: palha, pedaços de grama e madeira, folhas, bagaço de cana e serragem. 
É o uso de microrganismos termofílicos aeróbios em pilhas construídas para degradar o contaminante. 
A elevação da temperatura na massa contaminada é ideal para tratamento de rejeitos.