Aula 3 Relação entre microrganismos

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Aula 3: Relação entre microrganismos e 
ambiente - uma questão de saúde pública
Microbiologia Aplicada
AULA 3: REALAÇÃO ENTRE MICRORGANISMOS E AMBIENTE – UMA QUESTÃO DE SAÚDE PÚBLICA
Importância sanitária de microrganismos
Importância sanitária dos microrganismos
Microbiologia do solo: formação do solo, microrganismos, funções, equilíbrio biológico,
rizosfera, ciclos (carbono, nitrogênio, fósforo, enxofre e metais)
Padrões de qualidade.
Microbiologia da água: indicadores de qualidade.
Potencial tecnológico dos microrganismos: bioindicadores e biorremediadores
Ação sobre xenobióticos, aplicabiblidade de microrganismos industriais.
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Microbiologia Aplicada
AULA 3: REALAÇÃO ENTRE MICRORGANISMOS E AMBIENTE – UMA QUESTÃO DE SAÚDE PÚBLICA
Microbiologia do solo
Ciclos biogeoquímicos
Ciclos do Carbono e do Oxigênio
Microbiologia Aplicada
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Microbiologia do solo
Ciclos biogeoquímicos
Ciclos do Carbono e do Oxigênio
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Microbiologia Aplicada
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Microbiologia do solo
Ciclos biogeoquímicos
Ciclos do Carbono e do Oxigênio
Microbiologia Aplicada
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Microbiologia do solo
Ciclos biogeoquímicos
Ciclo do Nitrogênio
1
2
3
Fixação: N2 →→→→
Nitrificação: amônia →→→→ nitrato
amônia
nitrato
Desnitrificação: nitrato →→→→ N2
Atmosfera
(fecha o ciclo)
aproveitáveis 
pelos seres vivos.
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Microbiologia do solo
Ciclos biogeoquímicos
Ciclo do Nitrogênio
Sistema radicular de soja com bactérias
fixadoras de N. As bactérias são as as
bolinhas que aparecem na raiz.
http://www.ufmt.br/ufmtciencia/en-us/todas-noticias/66-
ciencias-biologicas/154-ajuda-microscopica
Relação mutualista entre plantas e bactérias Gram-
negativas chamadas, de modo geral de rizóbios.
Espécies: Rhizobium, Bradyrhizobium, Azorhizobium, etc
Essas associações formam nódulos radiculares que fixam o 
nitrogênio, levando ao aumento do nitrogênio no solo, 
elevando a produção agrícola.
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Microbiologia do solo
Ciclos biogeoquímicos
Ciclo do Nitrogênio
https://pt.khanacademy.org/science/biology/ecology/biogeochemical-cycles/a/the-nitrogen-cycle
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Microbiologia Aplicada
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Microbiologia do solo
Ciclos biogeoquímicos
Ciclo do Nitrogênio
Formação dos nódulos radiculares
por bactérias fixadoras de 
nitrogênio Rhizobium e
Bradyrhizobium em leguminosas.
Microbiologia Aplicada
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Microbiologia do solo
Ciclos biogeoquímicos
Ciclo do Nitrogênio
Ação de bactérias dos gêneros Nitrosomonas
e Nitrobacter. É a oxidação da amônia em nitratos 
com a formação intermediária de nitritos.
Processo de redução de 
nitrato
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Microbiologia Aplicada
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Microbiologia do solo
Ciclos biogeoquímicos
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Microbiologia da água: indicadores de qualidade
Padrões de qualidade
Contaminação da água: pode ser detectada por meio de análises microbiológicas, mas 
algumas vezes é possível visualizar a olho nu como no caso da “maré vermelha”.
Tratamento de água: usado para produzir uma água livre de microrganismos patogênicos.
Maré vermelha
Ocorre devido à reprodução intensa de algas 
em decorrência de grande disponibilidade de 
nutrientes provenientes de esgotos ou 
outras fontes poluentes.
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Microbiologia Aplicada
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Microbiologia da água: indicadores de qualidade
Padrões de qualidade
Tratamento de água: usado para produzir uma água livre de microrganismos patogênicos.
Tortora, 2012
(químico)
Partículas se 
depositam no fundo
(Areia fina 
ou carvão)
ANTES DA 
DISTRIBUIÇÃO:
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Microbiologia da água: qualidade da água
Padrões de qualidade
Tratamento de águas residuais (esgoto):
Água de uso caseiro 
Água da chuva 
Resíduos industriais
Esgoto lavagem e sanitário
bueiros
Etapas do tratamento do esgoto:
1. Tratamento primário
2. Tratamento secundário
3. Tratamento terciário – nem sempre empregados. São tratamentos são químicos e 
físicos principalmente. Alguns tratamentos usam bactérias desnitrificantes para 
produzir gás nitrogênio volátil.
4. Desinfeção - cloração
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Microbiologia da água: qualidade da água
Tratamento primário:
Remoção de areia, óleo e trituração de restos.
Tratamento secundário:
Remoção da matéria orgânica e redução da DBO*.
Aeração para crescimento de bactérias aeróbias que
oxidam a matéria orgânica.
Métodos:
- Lodo ativado: possui bactérias que metabolizam a matéria
orgânica. Os flocos formados de M.O. e bactérias são transferidos
para o tanque de decantação.
- Filtros biológicos: esgoto espalhado no leito de pedra ou plástico
pré-moldado. Formação de biofilme nessas superfícies. O ar
penetra e as bactérias oxidam a M.O.
*DBO (Demanda Bioquímica de oxigênio)
Tortora, 2012
(matéria 
sólida 
restante)
Bactérias anaeróbias 
produtoras de 
metano: produção de 
subst. solúveis e gases
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Microbiologia da água: qualidade da água
Tortora, 2012
(matéria sólida 
restante)
Bactérias anaeróbias 
produtoras de metano: 
produção de subst. solúveis 
e gases
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Microbiologia da água: qualidade da água
Qualidade da água
Falhas na qualidade da água podem comprometer a saúde da população, causando doenças 
infecciosas. 
Por isso, métodos de monitoramento, tratamento e remediação da água são importantes.
Microrganismos são utilizados para identificar, remover e degradar poluentes presentes na 
água.
Microbiologia Aplicada
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Microbiologia da água: qualidade da água
Qualidade da água
A Portaria nº 2.914/2011 do Ministério da Saúde (Portaria de Potabilidade)
Água para consumo humano: deve ser ausente de coliformes totais e Escherichia coli; a
contagem de bactérias heterotróficas deve ser realizada.
Sistema de distribuição (reservatório e rede): deve ser realizada a contagem de bactérias
heterotróficas em 20% das amostras mensais, não devendo exceder 500 UFC/mL de amostra.
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Microbiologia da água: qualidade da água
Qualidade da água
A Portaria nº 2.914/2011 do Ministério da Saúde (Portaria de Potabilidade)
Definições:
Água para consumo humano: água potável destinada à ingestão, preparação e produção de
alimentos e à higiene pessoal, independentemente da sua origem.
Água potável: água que atenda ao padrão de potabilidade estabelecido nesta Portaria e que
não ofereça riscos à saúde.
Água tratada: água submetida a processos físicos, químicos ou combinação destes, visando
atenderao padrão de potabilidade.
http://bvsms.saude.gov.br/bvs/saudelegis/gm/2011/prt2914_12_12_2011.html
Microbiologia Aplicada
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Microbiologia da água: indicadores de qualidade
Padrão de Potabilidade da água
http://bvsms.saude.gov.br/bvs/saudelegis/gm/2017/prc0005_03_10_2017.html
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Microbiologia Aplicada
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Microbiologia da água: qualidade da água
Padrão de Potabilidade da água
Água tratada na 
saída do tratamento
Água tratada no 
sistema de distribuição
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Microbiologia da água: qualidade da água
Organismos indicadores
Devem estar presentes nas fezes humanas em números suficientes, demonstrando que 
resíduos humanos foram introduzidos na água. Sua presença na água representa uma 
contaminação potencial por patógenos.
Coliformes →→→→ normalmente presentes no intestino humano e de animais. São bactérias 
aeróbias ou anaeróbias facultativas, bacilos, Gram-negativas, não formadores de endósporos, 
fermentadores de lactose após 48h/36ºC. A maioria pertence aos gêneros Escherichia, 
Citrobacter, Klebsiella e Enterobacter, haja outros gêneros e espécies incluídos.
Coliformes fecais→→→→ restringe-se aos membros que fermentam lactose com produção de gás a 
44,5 ±0,2ºC em 24h. População bacteriana intestinal humana, cujo principal representante é 
Escherichia coli (exclusivamente fecal).
A água consumida é tratada com cloro. No entanto, apesar desse produto ter ação contra 
coliformes, não é eficiente contra cistos de protozoários, vírus e esporos de fungos.
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Microbiologia Aplicada
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Microbiologia da água: qualidade da água
Método da Membrana Filtrante
Três diluições da amostra de água, cada uma com 5 tubos. Se
existirem bactérias suficientes na amostra, haverá crescimento no
tubo. Tabela do NMP. O nº de tubos positivos é anotado para cada
grupo (5, 3, 1). Conforme a tabela, o índice de NMP é 110. O
resultado representa que 95% das amostras de água que
apresentaram esse resultado contêm entre 34 e 250
bactérias, com 110 sendo o nº mais provável.
Microbiologia Aplicada
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Microbiologia da água: indicadores de qualidade
Método da Membrana Filtrante
Uma membrana estéril é colocada em um aparato sobre 
o qual, posteriormente, é encaixado um frasco estéril.
A água é colocada neste frasco e filtrada.
Depois da filtração, a membrana é colocada em meios 
de cultura para a detecção do crescimento bacteriano.
https://www.youtube.com/watch?v=sanBh460j_o
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Microbiologia da água: qualidade da água
Teste ONPG e MUG para coliformes
O meio contém dois substratos: ONPG e MUG. 
Coliformes produzem a enzima que atua sobre o ONPG 
formando uma cor amarela (indica presença de coliformes).
E. coli é a única entre os coliformes que produz a enzima que 
atua sobre o MUG, formando uma substância fluorescente 
com brilho azul quando iluminado com luz UV.
Microbiologia Aplicada
AULA 3: REALAÇÃO ENTRE MICRORGANISMOS E AMBIENTE – UMA QUESTÃO DE SAÚDE PÚBLICA
Microbiologia da água: qualidade da água
Doenças veiculadas pela Água
www.funasa.gov.br/site/wp-content/files.../manual_pratico_de_analise_de_agua_2.pdf
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Microbiologia Aplicada
AULA 3: REALAÇÃO ENTRE MICRORGANISMOS E AMBIENTE – UMA QUESTÃO DE SAÚDE PÚBLICA
Microbiologia da água: qualidade da água
Doenças veiculadas pela água
Amostra de fezes tipo “água de arroz”
de paciente portador de cólera
causada por Vibrio cholerae.
Microbiologia Aplicada
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Microbiologia da água: qualidade da água
Cistos são resistentes ao cloro e à radiação UV
Doenças veiculadas pela água
Giardíase
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Microbiologia Aplicada
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Microbiologia da água: qualidade da água
resistentes ao cloro e à radiação UV
Doenças veiculadas pela água
Criptosporidiose
Oocistos de Crytosporidium parvum
http://ludbioscience.blogspot.com/2015/07/doencas-de-veiculacao-
hidrica-parte-ii_1.html
Microbiologia Aplicada
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Potencial tecnológico dos microrganismos
Biorremediação
Consiste na degradação, transformação e/ou remoção de contaminantes de um ambiente, como 
água ou solo. 
Ocorre pela ação de bactérias, fungos e plantas, onde os processos metabólicos destes 
organismos são capazes de utilizar estes contaminantes como fonte de carbono e energia.
Pode ser aplicado em águas superficiais, águas subterrâneas, solos e resíduos industriais, aterros 
e áreas de contenção.
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Microbiologia Aplicada
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Potencial tecnológico dos microrganismos
Biorremediação
Microbiologia Aplicada
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Potencial tecnológico dos microrganismos
Biorremediação
www2.ifrn.edu.br/ojs/index.php/HOLOS/article/download/4278/1594
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Microbiologia Aplicada
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Potencial tecnológico dos microrganismos
Biorremediação
http://agencia.fapesp.br/bacterias-ajudam-a-tratar-agua-
utilizada-por-refinarias-de-petroleo/20227/
Microrganismos identificados por pesquisadores 
são capazes de eliminar contaminantes tóxicos 
presentes em efluente industrial; resultados do 
estudo foram apresentados no encontro Brazil-UK 
Frontiers of Engineering.
Os cientistas identificaram duas bactérias –
a Achromobacter sp. e a Pandoraea sp. – capazes 
de reduzir a concentração de contaminação da 
“água ácida” para níveis aceitáveis e permitir 
lançá-la no ambiente ou reutilizá-la em processos 
industriais nas refinarias.
Microrganismos identificados por pesquisadores 
são capazes de eliminar contaminantes tóxicos 
presentes em efluente industrial; resultados do 
estudo foram apresentados no encontro Brazil-UK 
Frontiers of Engineering.
Os cientistas identificaram duas bactérias –
a Achromobacter sp. e a Pandoraea sp. – capazes 
de reduzir a concentração de contaminação da 
“água ácida” para níveis aceitáveis e permitir 
lançá-la no ambiente ou reutilizá-la em processos 
industriais nas refinarias.
Microbiologia Aplicada
AULA 3: REALAÇÃO ENTRE MICRORGANISMOS E AMBIENTE – UMA QUESTÃO DE SAÚDE PÚBLICA
Biossensores são bactérias usadas para detectar poluentes ativos com baixo custo na ausência 
de substâncias químicas ou equipamentos caros.
Amostras de solo e água são colocados no meio de cultura contendo uma bactéria que emite 
luz no escuro quando detecta um poluente. 
Potencial tecnológico dos microrganismos
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Microbiologia Aplicada
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Aplicabilidade de microrganismos industriais
Uso de microrganismos na Biotecnologia
Insulina sintética
No passado, a insulina aplicada aos diabéticos
era extraída do pâncreas ou da urina de porcos.
Hoje, é possível criar esse hormônio pela
tecnologia do DNA recombinante, inserindo-se o
gene no plasmídeo de E. coli.
Essa técnica foi um dos primeiros processos
biotecnológicos do mundo.
Microbiologia Aplicada
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Aplicabilidade demicrorganismos industriais
Uso de microrganismos na Biotecnologia
Somatotrofina recombinante (hormônio do crescimento) 
Após o isolamento do RNAm, é produzido o DNAc
(complementar).
A somatotrofina recombinante é utilizada:
• Na indústria alimentícia para estimular a produção de 
leite
• Para tratamento de distúrbios no crescimento humano 
(modificação para evitar o estímulo da prolactina e a 
lactação)
O RNAm da somatotropina bovina é obtido do animal e
convertido em DNAc pela transcriptase reversa. O DNAc
é clonado em um vetor de expressão bacteriano que
possui um promotor e um sítio de ligação de ribossomo
(SLR). E. coli sofre transformação e a somatotropina
recombinante (rBST) é produzida.
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Microbiologia Aplicada
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Aplicabilidade de microrganismos industriais
Uso de microrganismos na Biotecnologia
Vacina recombinante contra a hepatite B (primeira aprovada para uso humano – produzida em 
leveduras (para sanar o problema da glicosilação pós-traducional).
Microbiologia Aplicada
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Aplicabilidade de microrganismos industriais
Uso de microrganismos na Biotecnologia
Terapia gênica consiste no uso de engenharia genética para o tratamento de doenças genéticas
humanas e para o ataque de células cancerosas.
Terapia gênica de substituição: a função do gene não funcional é substituída por um gene
funcional.
Inserção do gene selvagem terapêutico em outro local do genoma, corrigindo o distúrbio.
Ex. Imunodeficiência combinada severa causada pela ausência de adenosina desaminase
(ADA) em células de medula óssea resulta em sistema imune deficiente.
Terapia gênica: remoção de células T do paciente e introdução de retrovírus (vetor)
contendo o gene selvagem e reintrodução das células no organismo.