(20171122195559)Microbiologia Ambiental (2)

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Microbiologia Ambiental 
Prof.ª Aline Marchesi Hora 
Microbiologia Ambiental 
Biota dos solos 
Importância dos micro-organismos do Solo 
• Formação do solo; 
• Clivagem de nutrientes; 
• Degradação de poluentes; 
• Biofertilizantes; 
• Controle biológico de doenças e pragas; 
• Fonte de genes para a engenharia genética. 
Biosfera 
Hidrosfera Atmosfera 
Litosfera 
Ciclos Biogeoquímicos 
• Bio  organismos interagem no processo de 
síntese orgânica e decomposição dos 
elementos; 
• Geo  atmosfera, hidrosfera e litosfera; 
• Químicos  Componentes químicos 
 
 
 
Estudo das trocas de materiais entre componentes 
vivos e não vivos da Biosfera  reciclagem de 
materiais do Ecossistema! 
Movimentação dos elementos químicos pelo planeta 
Importância dos ciclos biogeoquímicos 
Morte de organismos 
Matéria orgânica 
degradada 
H 
N 
C O 
P 
Decompositores 
Ciclos Biogeoquímicos 
• Ciclo do Carbono; 
• Ciclo do Oxigênio; 
• Ciclo do Nitrogênio; 
• Ciclo do Fósforo; 
• Ciclo do Enxofre. 
Ciclo do Carbono 
Retirada do carbono (C) componente do gás 
carbônico (CO2), constituição das moléculas 
orgânicas que formam os seres vivos (proteínas, 
lipídios, carboidratos...). 
Carbono é o principal elemento construtor dos 
organismos. 
C, H, N, O  99% biomassa 
Como o carbono existente na atmosfera 
como CO2 entra na composição das 
moléculas orgânicas dos seres vivos? 
• A fixação do carbono em sua forma orgânica indica que a fotossíntese é a base da 
vida na Terra. A energia solar é armazenada como energia química nas moléculas 
orgânicas da glicose. 
Parte do carbono retirado do ar passa a constituir a biomassa 
dos seres, que poderá ser transferida para um herbívoro ou 
carnívoro. 
Dessa forma, o carbono fixado pela fotossíntese vai passando de 
um nível trófico para outro na cadeia alimentar. 
Ciclo do Carbono 
• Absorção do Carbono: 
– Fotossíntese; 
– Quimiossíntese; 
• Devolução do carbono: 
– Respiração celular; 
– Fermentação; 
– Combustão; 
– Decomposição. 
 
 
Ciclo do Carbono 
Gás metano: 
efeito estufa 
Íon carbonato (CO3
2-) 
Combustíveis fósseis: o que são? 
Restos de cadáveres de grande quantidade de 
organismos que em certas condições no passado, 
não sofreram decomposição. 
Foram rapidamente depositados em locais com carência de 
O2 (fundo do mar, pântanos, cavernas...). Nesses 
ambientes, os decompositores não puderam transformar o 
carbono orgânico em CO2, ocorrendo então um processo 
de fossilização, que levou à formação dos combustíveis 
fósseis (petróleo, gás natural, carvão mineral...). 
 
Esses combustíveis armazenam em suas moléculas grande 
quantidade de energia, originalmente captada da luz solar 
(fotossíntese), há milhões de anos atrás. O homem passou 
a queimar esses combustíveis fósseis em taxas cada vez 
mais crescentes nos últimos 150 anos. 
Consequência: o CO2 resultante dessas combustões passou 
a ser liberado na atmosfera em taxa muito superiores à sua 
captação pela fotossíntese, aumentando assim a sua 
concentração na atmosfera 
 
Desequilíbrio causado pelo homem 
• Aumento da concentração de CO2 (queima de combustíveis 
fósseis); 
• Queimadas; 
• Diminuição do consumo de CO2 pelo derramamento de 
petróleo nos oceanos, ocasionando a morte do fitoplancton 
pela obstrução da passagem da luz; 
• Desmatamento (redução da taxa fotossintética) 
• Efeito estufa e chuva ácida. 
Desequilíbrio causado pelo homem 
Mudanças climáticas 
Aquecimento Global 
Derretimento de geleiras 
Alteração produção de 
alimentos 
Extinção de espécies 
sensíveis às mudanças 
de temperatura 
Ciclo do Oxigênio 
• Oxigênio molecular (O2) indispensável para a 
respiração celular; 
• Existe na proporção de cerca de 20%; 
• Pode ser consumido da atmosfera através das 
seguintes vias: 
– Atividade respiratória de plantas e animais; 
– Combustão; 
– Formação de ozônio (O3); 
– Combinação com metais; 
 
Ciclo do Oxigênio 
instável 
Proteção contra 
parte da radiação 
do Sol (raios 
ultravioletas) 
 
Buraco na camada de Ozônio 
• 1965-1985 redução 
de 50% em áreas da 
camada de ozônio 
sobre a Antártida; 
• Provocada por gases 
poluentes liberados 
por atividades 
humanas, 
principalmente o CFC 
(Clorofluorcarbono) 
Ciclo do Nitrogênio 
 Todos os organismos necessitam de nitrogênio para sintetizar 
proteínas, ácidos nucleicos e outros compostos contendo 
nitrogênio; 
 16% do corpo humano é constituído de proteínas; 
 Cerca de 78% do ar é formado por nitrogênio livre (N2); 
 Os únicos seres que fixam o nitrogênio são bactérias, cianobactérias 
e fungos por apresentarem enzimas apropriadas para essa função; 
 O N2 é convertido em formas mais complexas utilizáveis pelas 
plantas, algumas bactérias e algas azuis. 
Ciclo do Nitrogênio 
Ciclo do Nitrogênio 
Ciclo do Nitrogênio 
1. Fixação de Nitrogênio: 
– Bactérias fixadoras de nitrogênio (Rizhobium, Azobacter, 
cianobactérias, Clostridium) utilizam o nitrogênio 
molecular de forma direta (N2) convertendo-o em amônia 
que poderá ser incorporado à algumas plantas. 
– Bactérias do gênero Rhizobium são os mais importantes 
fixadores de N2 e vivem associados às raízes de plantas 
leguminosas (feijão, soja, ervilha, alfafa, etc.) formando 
nódulos. 
– Nos nódulos, elas fixam o N2 atmosférico e o transforma 
em sais nitrogenados (nitratos, nitritos), que são utilizados 
pelas plantas, que por sua vez fornece matéria orgânica 
para as bactérias  mutualismo. 
Ciclo do Nitrogênio 
• Fixação de Nitrogênio: 
– Graças à essa associação, as plantas leguminosas podem 
viver em solos pobres em compostos nitrogenados, nos 
quais outras plantas não se desenvolvem bem. 
– Ao morrer e se decompor, as plantas leguminosas liberem, 
na forma de amônia (NH3), o nitrogênio de suas moléculas 
orgânicas, fertilizando assim o solo. 
Ciclo do Nitrogênio 
• Nitrificação: 
– Bactérias fixadoras de nitrogênio do gênero 
Nitrossomonas transformam a amônia (NH3) em nitrito 
(NO2
-
 ) e bactérias do gênero Nitrobacter convertem este 
composto em nitrato (NO3
-
 ), que é um composto mais 
facilmente assimilado pelos vegetais; 
– Os nitratos são altamente solúveis em água, de modo que 
as plantas os absorvem principalmente através dos pêlos 
absorventes das raízes. 
• Desnitrificação: 
– Realizado por bactérias desnitrificantes (Psedomonas, 
Bacillus...), presentes no solo. 
– Para obter energia, essas bactérias degradam compostos 
nitrogenados, liberando gás nitrogênio (N2), que retorna à 
atmosfera, fechando assim o ciclo do nitrogênio na 
natureza. 
Ciclo do Nitrogênio 
Importância do ciclo do nitrogênio 
• O plantio de leguminosas (adubação verde), enriquece o solo 
com compostos nitrogenados, uma vez que nas raízes dessas 
plantas há nódulos repletos de bactérias fixadoras de 
nitrogênio; 
• Outro procedimento agrícola usual é a rotação de culturas, na 
qual se alterna o plantio de não leguminosas, que retiram do 
solo os nutrientes nitrogenados, com leguminosas que 
devolvem esses nutrientes para o meio. 
Ciclo do Fósforo 
• Não é encontrado na forma gasosa, portanto, não há 
passagem de fósforo pela atmosfera; 
• O íon fosfato (PO4
3-) é muito importante para o metabolismo 
respiratório e fotossintético  ATP; 
• [P] nas rochas fosfatadas erosão desagrega essas rochas e 
libera o fosfato no solo, podendo atingir rios e oceanos; 
• A decomposição devolve o fósforo que fazia parte da matéria 
orgânica ao solo ou à água; 
• Excesso: Eutrofização.Ciclo do Fósforo 
Ciclo do Enxofre 
• Envolve um estágio sólido e outro gasoso; 
• O enxofre é um elemento químico de cor amarela, encontrado no 
solo e é altamente combustível; 
• É muito usado na fabricação de ácido sulfúrico, fertilizantes, 
corantes e explosivos; 
• Encontrado nas rochas sedimentares e vulcânicas, no carvão e no 
gás natural; 
• Elemento químico essencial à vida, fazendo parte da composição de 
algumas proteínas. 
Ciclo do Enxofre 
• A natureza recicla o enxofre sempre que algum animal ou 
alguma plante morre; 
• Quando a decomposição se dá por meio de m.o. anaeróbios 
forma-se gás sulfídrico; 
• Parte desse gás é transformada em enxofre por certas 
bactérias que através dele obtém energia; 
Ciclo do Enxofre 
H2S  SO2 (dióxido de enxofre) 
Gás 
sulfídrico 
SO2 + ½ O2 = SO3 SO3 + H2O= H2SO4 (ácido sulfúrico) 
Chuva ácida 
• Corrosão 
• Envenenamento 
• Danos de folhas 
• Destruição de 
líquens 
Volátil 
Bactérias anaeróbicas 
Desequilíbrio causado pelo homem 
• Chuva ácida 
Diversidade microbiana e qualidade do 
solo 
Diversidade microbiana e qualidade 
do solo 
Degradação de Produtos químicos 
sintéticos no solo e na água 
• Micro-organismos  degradam matéria 
orgânica natural; 
• Produtos xenobióticos são depositados 
recorrentemente na natureza, degradando 
solos e águas. 
• Lixiviação  aterros, depósitos de lixos 
industriais; 
 
 
Biorremediação 
• Uso de micro-organismos para detoxificar ou degradar 
poluentes. 
• Óleos de navios: piores problemas de poluição química. 
• Pela biorremediação os m.o. de forma natural atacam o 
petróleo se as condições forem aeróbicas. 
• A biorremediação de óleos derramados é bastante 
melhorada se um fertilizante contendo nitrogênio e 
fósforo forem fornecidos às bactérias residentes. 
O papel dos m.o. na qualidade da 
água 
• Indicadores de qualidade da água (boa ou 
má); 
• Biofilmes/Coliformes 
• Decompositores de matéria orgânica; 
Tratamento de Água: Simplificado 
• FIGURA PAG. 782 
Água livre de microorganismos patogênicos: poços ou reservatórios 
controlados 
Tratamento de Água: Convencional 
• FIGURA ESQUEMA DE UMA ETA 
Tratamento de esgoto (águas 
residuárias) 
• Inclui toda água de uso doméstico que é utilizada 
para lavagem e aquela de resíduos sanitários; 
• Atualmente, água da chuva faz parte do esgoto 
pluvial da maioria das cidades; 
• Esgoto: composto principalmente por água, com 
pouca matéria particulada (aproximadamente 
0,03%); 
• Ainda assim, nas grandes cidades a porção sólida 
pode totalizar mais de 1000 toneladas por dia. 
Tratamento do Esgoto 
• FIGURA PAG 785 
Escumadeiras 
removem o óleo e 
graxas flutuantes e os 
restos são triturados. 
40 a 60% sólidos 
suspensos removidos 
CO2 +H2O 
4 a 8 h 
Digestor de lodo anaeróbico