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Biotecnologia
Renato Marco
APRESENTAÇÃO
É com satisfação que a Unisa Digital oferece a você, aluno(a), esta apostila de Biotecnologia, parte 
integrante de um conjunto de materiais de pesquisa voltado ao aprendizado dinâmico e autônomo que 
a educação a distância exige. O principal objetivo desta apostila é propiciar aos(às) alunos(as) uma apre-
sentação do conteúdo básico da disciplina.
A Unisa Digital oferece outras formas de solidificar seu aprendizado, por meio de recursos multidis-
ciplinares, como chats, fóruns, aulas web, material de apoio e e-mail.
Para enriquecer o seu aprendizado, você ainda pode contar com a Biblioteca Virtual: www.unisa.br, 
a Biblioteca Central da Unisa, juntamente às bibliotecas setoriais, que fornecem acervo digital e impresso, 
bem como acesso a redes de informação e documentação.
Nesse contexto, os recursos disponíveis e necessários para apoiá-lo(a) no seu estudo são o suple-
mento que a Unisa Digital oferece, tornando seu aprendizado eficiente e prazeroso, concorrendo para 
uma formação completa, na qual o conteúdo aprendido influencia sua vida profissional e pessoal.
A Unisa Digital é assim para você: Universidade a qualquer hora e em qualquer lugar!
Unisa Digital
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................... 5
1 BIOQUÍMICA ............................................................................................................................................. 7
1.1 A Água..................................................................................................................................................................................8
1.2 O pH ......................................................................................................................................................................................8
1.3 Sistema-Tampão ...............................................................................................................................................................9
1.4 Resumo do Capítulo ....................................................................................................................................................10
1.5 Atividades Propostas ...................................................................................................................................................10
2 PROTEÍNAS .............................................................................................................................................. 11
2.1 Aminoácidos ...................................................................................................................................................................12
2.2 Peptídios ..........................................................................................................................................................................13
2.3 Alterações Estruturais das Proteínas .....................................................................................................................14
2.4 Hemoglobina .................................................................................................................................................................15
2.5 Enzimas.............................................................................................................................................................................15
2.6 Resumo do Capítulo ....................................................................................................................................................16
2.7 Atividades Propostas ...................................................................................................................................................17
3 CARBOIDRATOS ................................................................................................................................... 19
3.1 Estrutura dos Carboidratos .......................................................................................................................................19
3.2 Resumo do Capítulo ....................................................................................................................................................20
3.3 Atividades Propostas ...................................................................................................................................................21
4 LIPÍDIOS ..................................................................................................................................................... 23
4.1 Estrutura dos Lipídios .................................................................................................................................................23
4.2 Funções Mais Comuns dos Lipídios .......................................................................................................................26
4.3 Resumo do Capítulo ....................................................................................................................................................26
4.4 Atividades Propostas ...................................................................................................................................................26
5 MICROBIOLOGIA DO SOLO E DO AR ..................................................................................... 27
5.1 O Ambiente do Solo ....................................................................................................................................................27
5.2 Microrganismos do Solo ............................................................................................................................................28
5.3 Microrganismos na Reciclagem ..............................................................................................................................29
5.4 Microrganismos do Ar ................................................................................................................................................32
5.5 Resumo do Capítulo ....................................................................................................................................................32
5.6 Atividades Propostas ...................................................................................................................................................33
6 MICROBIOLOGIA DA ÁGUA ......................................................................................................... 35
6.1 O Ambiente Aquático .................................................................................................................................................36
6.2 Distribuição dos Microrganismos no Ambiente Aquático ...........................................................................37
6.3 O Papel dos Microrganismos Aquáticos ..............................................................................................................40
6.4 Resumo do Capítulo ....................................................................................................................................................40
6.5 Atividades Propostas ...................................................................................................................................................41
7 BIOTECNOLOGIA ................................................................................................................................. 43
7.1 Produtos e Processos da Microbiologia Industrial ...........................................................................................43
7.2 Produtos da Fermentação .........................................................................................................................................44
7.3 Resumo do Capítulo ....................................................................................................................................................497.4 Atividades Propostas ...................................................................................................................................................49
CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................................................... 51
RESPOSTAS COMENTADAS DAS ATIVIDADES PROPOSTAS ..................................... 53
REFERÊNCIAS ............................................................................................................................................. 61
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5
INTRODUÇÃO
Caro(a) aluno(a),
O objetivo geral da disciplina Biotecnologia é lhe oferecer subsídios para a compreensão dos pro-
cessos industriais que produzem ou utilizam produtos de origem metabólica microbiana.
A biotecnologia é um campo de trabalho multidisciplinar, o que torna fundamental a colaboração 
efetiva de profissionais com conhecimentos múltiplos de diversos setores. Assim, na primeira parte da 
disciplina, apresentaremos os conceitos básicos da bioquímica, sua importância na compreensão de pro-
cessos metabólicos e reações químicas aplicadas em organismos vivos. Para tanto, apresentaremos o me-
tabolismo das proteínas, dos carboidratos e dos lipídios e sua participação em reações e transformações 
de interesse econômico. Na segunda parte, apresentaremos aspectos da microbiologia, demonstrando a 
participação efetiva desses organismos no equilíbrio e desenvolvimento ambiental. Finalmente, na últi-
ma parte, apresentaremos a aplicação prática dos conceitos anteriores na formação prática de uma área 
que cresce exponencialmente, a biotecnologia, trazendo perspectivas de um futuro melhor para todos 
no que diz respeito a facilidades e alternativas industriais em todas as áreas de interesse humano. 
Ao longo dos estudos, ficará evidente que a biotecnologia encontra inúmeras aplicações importan-
tes em áreas de atividades como agricultura, pecuária, saúde, preservação do meio ambiente e indústria. 
Figura 1 – Representação esquemática da interação da biotecnologia com outros ramos do conhecimento. 
Fonte: Borzani et al. (2001).
Será um prazer acompanhá-lo(a) ao longo desta jornada, que esperamos que contribua para seu 
crescimento profissional e avanços das condições de trabalho em favor da melhoria da qualidade de vida 
de todos os indivíduos.
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7
Caro(a) aluno(a),
A bioquímica é a ciência que estuda as ba-
ses e os processos químicos que ocorrem em or-
ganismos vivos. A célula, sendo a unidade básica 
e estrutural dos seres vivos, constitui um universo 
de reações e interações químicas. Portanto, pode-
mos afirmar que a bioquímica é a ciência que se 
preocupa com a constituição química das células 
vivas, assim como com as reações e processos 
ocorridos em sua estrutura. 
Como principal objetivo da bioquímica, 
tem-se a completa compreensão de todos os pro-
cessos químicos que estão associados às células 
vivas, em nível molecular. Para tanto, isolam-se as 
moléculas celulares, determina-se sua estrutura, 
analisa-se seu funcionamento e relacionam-se 
suas atividades com outras tantas moléculas. É a 
partir dessa definição e objetivo que a bioquímica 
se relaciona com outras importantes áreas, como 
a biologia celular, a biologia molecular e a gené-
tica molecular. 
Podemos afirmar que o conhecimento da 
bioquímica é essencial a todas as outras ciências 
que se relacionam com a vida: a genética só pode 
ser compreendida e explorada em todas as suas 
possibilidades a partir da bioquímica dos ácidos 
nucleicos; a fisiologia, que estuda as funções dos 
organismos, é totalmente dependente desse co-
nhecimento; a imunologia emprega um número 
alto de técnicas bioquímicas; as bases da farma-
cologia e da farmácia são a bioquímica e a fisio-
logia; a toxicologia só desenvolve seu entendi-
mento sobre a ação dos venenos e, portanto, dos 
antídotos que os anulam a partir dos processos 
bioquímicos; os aspectos básicos da patologia, 
estudo das doenças, podem ser compreendidos 
BIOQUÍMICA1
a partir de suas interações bioquímicas, enquanto 
a microbiologia, a zoologia e a botânica empre-
gam, quase exclusivamente, modelos bioquími-
cos. Muitas outras aplicações ainda podem ser 
descritas, como é o caso da agricultura, nutrição, 
cosmética, teoria evolucionista e até tecnológica, 
com a produção de compostos sustentáveis de 
origem renovável.
AtençãoAtenção
A bioquímica encontra-se na base de muitos 
avanços importantes nos conhecimentos 
necessários à preservação e recuperação do 
meio ambiente. Assim, encontramos essa 
ciência na produção de etanol, solventes e 
bioinseticidas, na recuperação de matéria-
-prima, nos biorreatores, no tratamento bio-
lógico de efluentes e tantos outros produtos 
sustentáveis ou serviços favoráveis a melho-
res condições ambientais no planeta.
Renato Marco
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8
A água é um importante composto químico 
que predomina na constituição dos organismos 
vivos. Tem propriedades físicas únicas, incluindo 
a habilidade de dissolver uma quantidade imen-
sa de moléculas orgânicas e inorgânicas. Isso se 
deve à sua estrutura dipolar e sua extraordinária 
capacidade de formar ligações de hidrogênio. 
Afirmar que a água tem uma estrutura di-
polar significa que ela é uma molécula em que a 
carga elétrica não se distribui de maneira unifor-
me ao redor de sua estrutura. O átomo de oxigê-
nio, fortemente negativo, atrai elétrons do núcleo 
do hidrogênio, tornando-o parcialmente positivo, 
enquanto os pares de elétrons não compartilha-
dos são um local de carga negativa. Isso torna a 
água incapaz de dissolver grandes concentrações 
de compostos carregados, como os sais.
1.1 A Água
Quando um núcleo de hidrogênio forma 
uma ligação covalente com um elétron de oxigê-
nio ou átomo de nitrogênio, pode interagir com 
um par de elétrons não compartilhado em outro 
átomo, formando uma ponte de hidrogênio. Es-
sas pontes favorecem uma autoassociação das 
moléculas de água em arranjos ordenados. Isso 
influencia as propriedades físicas da água e au-
xilia em sua alta viscosidade, tensão superficial e 
ponto de ebulição.
A forma pela qual a água interage com uma 
biomolécula dissolvida pode influenciar sua es-
trutura. A água age como um reagente e como 
um produto em variadas reações metabólicas.
1.2 O pH
O pH é definido como o log negativo da 
concentração de íon hidrogênio:
pH = - log [H+]
Baixos valores de pH correspondem a al-
tas concentrações de H+, enquanto altos valores 
de pH correspondem a baixas concentrações de 
H+. Assim, ácidos funcionam como doadores de 
prótons e bases, como receptores de prótons. O 
íon ou molécula resultante da dissociação é de-
nominado base conjugada do ácido, uma vez que 
pode receber um próton, convertendo-se nova-
mente no ácido conjugado respectivo. 
Vejamos os exemplos a seguir:
HCl → Cl- + H+
H2SO4 → HSO4 + H
+
NH4
+ → NH3 + H
+
Generalizando, a equação de dissociação 
de um ácido (HA) é:
HA → A + H+
Entretanto, é preciso fazer uma distinção 
entre ácidos fortes que conseguem se dissociar 
totalmente, mesmo em soluções com baixo pH 
(fortemente ácidas), e ácidos fracos que apresen-
tam apenas uma dissociação parcial em soluções 
ácidas. O mesmo pode ser usado para as bases, 
ou seja, podemos ter bases fortes, dissociadas em 
valores altos de pH, e bases fracas.
O pH influencia diretamente a estrutura e 
atividade bioquímica dos compostos dentro e 
fora das células. Nos seres humanos, o pH do plas-
ma sanguíneo deve se manter em torno de 7,4, 
portanto levemente alcalino, em uma faixa mui-
to restrita de variação. Valores que alcançarem a 
faixa de 7,0 poderão resultar em consequências 
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muito sérias. No interior das células, a restrição é 
a mesma.
Um exemplo da importância do pH e de 
sua manutenção em valor constante na fisiologia 
celular é a interferência na atividade enzimática.As enzimas são catalisadoras de todas as reações 
químicas celulares. Muitas dessas reações ocor-
rem liberando ou captando prótons do meio 
aquoso em que estão dissolvidas as substâncias 
celulares. Seria de se esperar que o valor do pH 
celular ou plasmático se alterasse em decorrência 
das diversas reações, mas, como já vimos, isso não 
pode ocorrer sem que haja grandes prejuízos. O 
valor do pH é, portanto, mantido fixo para que se 
preserve o funcionamento celular normal e isso 
somente pode ocorrer com a existência de siste-
mas de regulagem conhecidos como sistemas-
-tampão.
1.3 Sistema-Tampão
Os ácidos fracos têm um interesse especial 
para a bioquímica, porque, junto às suas bases 
conjugadas, formam os sistemas-tampão, capa-
zes de impedir grandes variações de pH quando 
adicionados outros ácidos ou bases.
Imaginemos um sistema-tampão, forma-
do pelo ácido HA e sua base conjugada A, para 
compreendermos como ele reage quando adicio-
namos um ácido forte, ou seja, quando adiciona-
mos prótons, uma vez que o ácido forte se disso-
cia completamente. Quando adicionamos H+ ao 
equilíbrio formado pelo ácido, base conjugada 
e prótons, o sistema-tampão reage por meio da 
base conjugada, que se associa a prótons trans-
formando-se em ácido. O fato de haver essa asso-
ciação deixa livre um número menor de prótons 
do que haveria caso a base não estivesse presen-
te. Nesse caso, todos os prótons adicionados fica-
riam livres. Assim, o pH diminui, mas muito me-
nos do que se não houvesse a base conjugada de 
um ácido fraco.
Saiba maisSaiba mais
A eficiência de um tampão se restringe a uma faixa de pH
Uma solução de ácido fraco em água representa uma concentração de HA muito maior do que de A, resultante 
da característica de um ácido fraco produzir uma pequena dissociação. Quando essa solução é submetida a uma 
adição de álcali contínua, ocorre uma dissociação progressiva do ácido, cuja concentração acaba diminuindo; 
portanto, ocorre um aumento da concentração de A, gerando aumento do valor do pH. Se a quantidade de álcali 
adicionado é grande, a concentração de HA acaba se tornando insuficiente para compensar novas adições de ál-
cali. Desse ponto em diante, a cada nova adição de álcali, o pH sofre aumentos significativos. Isso demonstra que 
o sistema perdeu suas propriedades de tamponamento. O mesmo ocorre com a constante adição de prótons, 
provocando queda acentuada do valor de pH.
Conclui-se que a ação do tampão é restrita a uma faixa determinada de pH, em que as concentrações de ácido e 
base conjugadas sejam suficientes para compensar adições de álcali ou de ácido.
Renato Marco
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10
Caro(a) aluno(a),
A bioquímica é a ciência que se relaciona com o estudo de várias moléculas que constituem as cé-
lulas e organismos vivos e com suas reações químicas. Uma vez que toda a vida depende dessas reações 
químicas, a bioquímica passa a ser a base de todas as ciências biológicas. Essa ciência se relaciona, por-
tanto, com todas as formas de vida, desde as mais simples, como vírus e bactérias, até as mais complexas, 
como o ser humano.
A água é o composto químico mais abundante na constituição dos organismos vivos. Apresenta 
propriedades físicas únicas, como a condição de dissolver uma quantidade imensa de moléculas orgâni-
cas e inorgânicas, além de sua viscosidade, tensão superficial e estado líquido à temperatura ambiente. 
Essas propriedades se dão pela sua estrutura dipolar e sua extraordinária capacidade de formar ligações 
de hidrogênio. 
O pH é o log negativo de H+. Quando se apresenta um pH baixo, significa que temos uma solução 
ácida, enquanto um pH alto representa uma solução básica ou alcalina.
Os tampões representam sistemas que criam resistência à variação do pH, quando prótons são 
adicionados ou consumidos. A eficiência dos tampões depende de sua concentração.
1.4 Resumo do Capítulo
1.5 Atividades Propostas
1. Qual é a importância da bioquímica para a engenharia ambiental?
2. O que são sistemas-tampão? Qual é a sua importância? 
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11
Caro(a) aluno(a),
As proteínas representam o componente 
celular mais abundante, além de serem as molé-
culas que mais se diversificam quanto à forma e 
função. Suas funções são estruturais e dinâmicas, 
uma vez que são componentes do citoesqueleto 
e de estruturas ligadas à sustentação, e também 
participam de praticamente todos os processos 
biológicos, visto que as proteínas incluem as enzi-
mas, que são catalisadoras de milhares de reações 
químicas dos organismos vivos. Também atuam 
nas funções de transporte de moléculas, defesa 
dos organismos (como no caso das imunoglo-
bulinas e interferon), controle geral do metabo-
lismo, no papel de hormônios e se responsabili-
zam por atividade de contração, como a actina e 
a miosina, que agem na contração muscular. Não 
podemos deixar de mencionar ainda o impor-
tantíssimo papel de controle dos genes, como as 
proteínas reguladoras, que se ligam ao DNA em 
sítios específicos, alterando sua expressão.
Obviamente, diante do exposto, o estudo 
das proteínas é grandioso, com todas as suas va-
riações de estrutura e funções. No entanto, deixa-
remos esse aprofundamento para os bioquímicos 
e profissionais das ciências da saúde. Trataremos 
o assunto aqui de forma resumida, de tal modo 
que nos permita uma compreensão básica de sua 
estrutura e principais funções que possam ter in-
teresse na biotecnologia, foco do nosso estudo.
Apesar de se apresentarem com estruturas 
e funções tão variadas, as proteínas são sintetiza-
das a partir de apenas 20 aminoácidos diferentes. 
São, portanto, polímeros de aminoácidos, ou seja, 
cadeias desses componentes que se organizam 
lado a lado em números variados. Mesmo que 
PROTEÍNAS2
pareça um número reduzido de componentes di-
ferentes para a formação das proteínas, a possibi-
lidade de existirem cadeias distintas tende ao infi-
nito. Considerando, hipoteticamente, a formação 
de proteínas contendo apenas 20 aminoácidos, 
um de cada tipo, poderíamos obter 2,4 x 1018 mo-
léculas diferentes, apenas levando em conta a po-
sição que cada um dos seus componentes pode 
ocupar. No entanto, as proteínas podem ser com-
postas por centenas de aminoácidos, cada um 
deles podendo estar presente nessa cadeia mais 
de uma vez. Isso torna incalculáveis as diferentes 
possibilidades de combinação entre os aminoáci-
dos na formação das proteínas.
AtençãoAtenção
As proteínas podem ser globulares ou fibro-
sas, de acordo com sua forma. As proteínas 
globulares são constituídas por uma ou mais 
cadeias polipeptídicas, organizadas em uma 
forma final muito próxima de uma esfera. 
Geralmente, são solúveis e desempenham 
inúmeras funções dinâmicas. Já as proteínas 
fibrosas apresentam-se com uma forma alon-
gada e são, de maneira geral, insolúveis, de-
sempenhando papel estrutural nos sistemas 
biológicos.
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12
Os aminoácidos apresentam em sua estru-
tura um grupo amino (-NH2) e um grupo carbo-
xila (-COOH); existe apenas uma exceção, que é 
a prolina, que contém um grupo imino (-NH-) no 
lugar do grupo amino. Apresentam forma básica 
comum, em que os grupos amino e carboxila es-
tão ligados ao carbono α, ao qual se ligam tam-
bém um átomo de hidrogênio e um grupo que 
varia, chamado cadeia lateral ou grupo R. Ob-
serve o esquema a seguir:
Figura 2 – Forma básica dos aminoácidos.
As propriedades das cadeias laterais dos 
aminoácidos definem a conformação das pro-
teínas e suas funções. Assim, os aminoácidos 
são classificados em duas grandes categorias, de 
acordo com a polaridade do grupo R. São elas: 
�� aminoácidos apolares, cujo grupo R é 
hidrofóbico, ou seja, eles não interagem 
com a água. São pertencentes a este 
grupo: glicina, alanina, valina, leucina, 
isoleucina, metionina, prolina, fenilala-
nina e triptofano;
�� aminoácidos polares, cujo grupo R é 
hidrofílico, o que os capacita a interagir 
com a água. Pertencema este grupo: 
lisina, arginina, histidina, aspartato, glu-
tamato, serina, treonina, tirosina, aspa-
ragina, glutamina e cisteína.
2.1 Aminoácidos
Figura 3 – Estrutura dos aminoácidos.
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13
Os aminoácidos formam polímeros por 
meio da ligação de um grupo carboxila de um 
aminoácido com o grupo amino de outro. Essa 
ligação é chamada ligação peptídica e ocorre 
com a exclusão de uma molécula de água. A for-
mação da ligação peptídica é representada pela 
seguinte equação química:
2.2 Peptídios
Figura 4 – Ligação peptídica.
A cadeia polipeptídica pode conter de dois 
a milhares de aminoácidos. O polímero é chama-
do dipeptídio quando o número de aminoácidos 
ligados é igual a dois; se tem três aminoácidos, é 
chamado tripeptídio e assim por diante. Políme-
ros que contenham até 30 aminoácidos são cha-
mados peptídios; com número maior, são conhe-
cidos como polipeptídios.
As proteínas podem ser formadas por uma 
ou mais cadeias polipeptídicas e, normalmente, 
contêm mais de 50 aminoácidos. Mesmo existin-
do inúmeras possibilidades de conformação, ao 
ser sintetizada uma proteína, todas as moléculas 
assumem a mesma configuração espacial.
O tipo de aminoácido e como se dispõe 
resultam na organização espacial da proteína. A 
sequência dos aminoácidos determina o tipo de 
interação entre as cadeias laterais, apresentan-
do características de carga, volume e reatividade 
com a água altamente variáveis.
Saiba maisSaiba mais
A estrutura das proteínas pode ser descrita em 
quatro níveis:
• a estrutura primária é a sequência de ami-
noácidos ao longo da cadeia peptídica;
• a estrutura secundária se refere às estruturas 
regulares tridimensionais formadas a partir de 
segmentos da cadeia polipeptídica. Existem 
duas organizações estáveis: o enrolamento da 
cadeia em torno de um eixo e a interação late-
ral de segmentos de uma cadeia polipeptídica 
ou de cadeias diferentes;
• a estrutura terciária é o dobramento final da 
cadeia polipeptídica por interação de algumas 
regiões, ou seja, segmentos distantes da estru-
tura primária podem se aproximar e interagir;
• a estrutura quaternária trata-se da associa-
ção de duas ou mais cadeias polipeptídicas 
para organizar um proteína funcional.
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14
Ao ser sintetizada na célula, uma proteí-
na assume sua estrutura espontaneamente por 
meio das sucessivas ligações entre os aminoáci-
dos. Assim, ela assume uma conformação cha-
mada nativa. No entanto, quando ocorrem al-
terações físicas e químicas no ambiente próprio 
dessa proteína, ela pode sofrer modificações em 
sua estrutura espacial, chegando mesmo a perder 
a sua função biológica. Essa proteína é chamada, 
então, desnaturada.
2.3 Alterações Estruturais das Proteínas
A desnaturação das proteínas pode ser pro-
vocada por inúmeros fatores, mas um dos princi-
pais é o aquecimento. Na maioria das proteínas, a 
temperatura de desnaturação está situada abaixo 
de 100 ºC.
Figura 5 – Desnaturação da proteína. 
Fonte: http://interna.coceducacao.com.br/ebook/pages/704.htm.
Alguns exemplos bastante conhecidos da 
desnaturação das proteínas são a albumina do 
ovo, que quando aquecida perde sua estrutura 
e função, assumindo o aspecto sólido e branco 
tão bem conhecido quando o cozinhamos, e a ca-
seína, quando o leite é acidificado, por exemplo, 
pelo crescimento bacteriano.
Outro fator que pode ocasionar a desnatu-
ração das proteínas é a adição de solventes orgâ-
nicos polares e de compostos com grande capa-
cidade de formar pontes de hidrogênio, como a 
ureia, detergentes e sabões.
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15
Toda célula aeróbia depende do aporte con-
tínuo de oxigênio para manter seu metabolismo. 
Ao mesmo tempo, o dióxido de carbono resultan-
te da oxidação dos nutrientes deve ser removido 
continuamente. Existem organismos que fazem 
essas trocas por meio da difusão diretamente 
com o meio, porém os organismos pluricelulares 
complexos, como os vertebrados, necessitam de 
um mecanismo mais complexo exercido por ele-
mentos do sangue.
2.4 Hemoglobina
Dos pulmões aos tecidos, o transporte de 
oxigênio é feito pela hemoglobina presente nas 
hemácias. O dióxido de carbono produzido pe-
los tecidos se converte em ácido carbônico, que 
se ioniza em bicarbonato e H+. O bicarbonato é 
conduzido aos pulmões e eliminado como dióxi-
do de carbono e os íons H+ são removidos pela 
hemoglobina. Portanto, a hemoglobina, além de 
transportar oxigênio, exerce um poderoso efeito 
tampão, impedindo variações do pH do sangue.
2.5 Enzimas
A vida celular é mantida por meio da ocor-
rência de um conjunto de reações químicas que 
precisam atender a duas exigências fundamen-
tais: a velocidade das reações deve ser adequada 
à fisiologia celular e ser altamente específica, ge-
rando produtos definidos. Qualquer insuficiência 
na produção ou remoção de metabólitos pode 
gerar desequilíbrios, levando a condições pa-
tológicas. É a presença de enzimas em todos os 
processos metabólicos que permite que sejam 
cumpridas as exigências citadas. Sendo catalisa-
doras, as enzimas aumentam exponencialmente 
a velocidade das reações e, sendo específicas, se-
lecionam, entre as reações possíveis, aquelas que 
realmente devem ocorrer.
A ligação da enzima com o substrato dá-se 
em uma determinada região, pequena, mas bem 
definida, embora toda a molécula enzimática seja 
importante para a aceleração do processo catalí-
tico. Essa região específica, chamada sítio ativo 
da enzima, é composta por uma cavidade com 
forma definida, que se reveste por cadeias late-
rais de aminoácidos. Esses aminoácidos se apro-
ximam uns dos outros pelos dobramentos da 
cadeia peptídica, que determina a estrutura es-
pacial da proteína. É justamente a forma do sítio 
ativo, associada aos grupos Rs dos aminoácidos, 
que se responsabiliza pela grande, e importante, 
especificidade enzimática, uma vez que permite à 
enzima reconhecer seu substrato.
Figura 6 – Modelo de encaixe entre a enzima e o 
substrato.
Uma molécula, para ser designada como 
substrato, deve apresentar uma configuração 
espacial complementar à do sítio ativo, além de 
conter grupos químicos que se ligam especifica-
mente com as cadeias laterais de aminoácidos 
deste.
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16
Caro(a) aluno(a),
As proteínas são os componentes celulares mais abundantes e também as moléculas que mais se 
diversificam quanto à forma e função, podendo ser estruturais e dinâmicas. Apesar de se apresentarem 
com estruturas e funções tão variadas, são sintetizadas a partir de apenas 20 aminoácidos diferentes. São, 
portanto, polímeros de aminoácidos, ou seja, cadeias desses componentes que se organizam lado a lado 
em números variados. 
Os aminoácidos apresentam em sua estrutura um grupo amino (-NH2) e um grupo carboxila 
(-COOH). Formam polímeros por meio da ligação de um grupo carboxila de um aminoácido com o grupo 
amino de outro. Essa ligação é chamada ligação peptídica e ocorre com a exclusão de uma molécula de 
água. A cadeia polipeptídica pode conter de dois a milhares de aminoácidos. 
As proteínas podem ser formadas por uma ou mais cadeias polipeptídicas e, normalmente, contêm 
mais de 50 aminoácidos. O tipo de aminoácido e como se dispõe resultam na organização espacial da 
proteína.
A vida celular é mantida por meio da ocorrência de um conjunto de reações químicas que precisam 
atender a duas exigências fundamentais: a velocidade das reações deve ser adequada à fisiologia celular 
e ser altamente específica, gerando produtos definidos. É a presença de enzimas em todos os processos 
Saiba maisSaiba mais
Quadro 1 – As seis classes de enzimas e as reações que catalisam.
Classe Tipo de reação Descrição
1. Oxirredutase AH2 + B ⇔ A + BH2
Catalisa reações de oxirredução, transferindo 
elétrons, hidretos (H-) ou prótons (H+).
2. Transferase A–X + B ⇔ A + B–X Transfere grupos químicosentre moléculas.
3. Hidrolase
A–B + H2O ⇔ A–H + 
B–OH
Utiliza a água como receptora de grupos funcionais 
de outras moléculas.
4. Liase
X Y
l l
A=B + X–Y ⇔ A–B
Forma ou destrói ligações duplas, respectivamente 
retirando ou adicionando grupos funcionais.
5. Isomerase
X Y Y X
l l l l
A–B ⇔ A–B
Transforma uma molécula no seu isômero.
6. Ligase A + B ⇔ A–B
Forma ligações químicas por reações de 
condensação, consumindo energia sob a forma de 
trifosfato de adenosina (ATP).
2.6 Resumo do Capítulo
Biotecnologia
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17
metabólicos que permite que sejam cumpridas as exigências citadas. Sendo catalisadoras, as enzimas au-
mentam exponencialmente a velocidade das reações e, sendo específicas, selecionam, entre as reações 
possíveis, aquelas que realmente devem ocorrer.
A ligação da enzima com o substrato dá-se em uma determinada região, pequena, mas bem defi-
nida, embora toda a molécula enzimática seja importante para a aceleração do processo catalítico. Essa 
região específica é chamada sítio ativo da enzima. 
2.7 Atividades Propostas
1. Aponte as principais funções das proteínas.
2. Explique a estrutura das proteínas.
3. Qual é a importância das enzimas para o meio ambiente?
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Caro(a) aluno(a),
Os carboidratos são amplamente encontra-
dos em plantas e animais, desempenhando fun-
ções estruturais e metabólicas. Nas plantas, ocor-
re a síntese de glicose, no processo conhecido 
como fotossíntese, a partir de dióxido de carbono 
e água. Ela é armazenada na forma de amido ou 
é utilizada na formação da celulose, responsável 
pela sustentação das plantas. Os animais podem 
sintetizar carboidratos a partir do glicerol, dos li-
pídios e de aminoácidos, mas a maior parte dos 
carboidratos utilizados pelos animais é de origem 
vegetal.
CARBOIDRATOS3
A glicose é o carboidrato mais importante 
sob muitos aspectos. É na forma de glicose que 
a grande maioria dos carboidratos da dieta é ab-
sorvida e passa para a corrente sanguínea, sendo 
que o fígado converte em glicose todos os outros 
açúcares. É a principal fonte de energia para o 
metabolismo dos tecidos dos mamíferos, com ex-
ceção dos ruminantes, e é, também, a fonte uni-
versal de energia dos fetos.
A glicose é precursora de todos os demais 
carboidratos do organismo, incluindo o glicogê-
nio (forma como a glicose é armazenada no fíga-
do), a ribose, a desoxirribose (que forma os ácidos 
nucleicos), a galactose (açúcar do leite), os glicoli-
pídios e as glicoproteínas. 
3.1 Estrutura dos Carboidratos
Os carboidratos são derivados aldeídicos ou 
cetônicos de álcoois poli-hidroxilados. São classi-
ficados em:
�� monossacarídeos: são os carboidratos 
mais simples e que, portanto, não po-
dem ser hidrolisados. Podem ser clas-
sificados em trioses, tetroses, pentoses, 
hexoses e heptoses, de acordo com o 
número de átomos de carbono. Tam-
bém podem ser divididos em cetoses 
e aldoses, dependendo da presença de 
grupo cetônico ou aldeídico na molécu-
la. Vejamos os exemplos no Quadro 2:
Renato Marco
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20
Quadro 2 – Classificação de açúcares importantes.
Aldoses Cetoses
Trioses (C3H6O3) Glicerose Di-hidroxiacetona
Tetroses (C4H8O4) Eritrose Eritrulose
Pentoses (C5H10O5) Ribose Ribulose
Hexoses (C6H12O6) Glicose Frutose
�� dissacarídeos: originam-se a partir da 
condensação de dois monossacarídeos. 
São exemplos a maltose e a sacarose;
�� oligossacarídeos: originam-se a partir 
da condensação de dois a dez monos-
sacarídeos. Como exemplo, temos a 
maltotriose;
�� polissacarídeos: originam-se a partir 
da condensação de mais de dez mo-
nossacarídeos. São exemplos clássicos 
os amidos e as dextrinas. Podem ser po-
límeros lineares ou ramificados.
Existem depósitos de amido nos cloroplas-
tos das células vegetais sob a forma de grânulos 
e nos amiloplastos, organelas especializadas no 
armazenamento do polissacarídeo. O amido é o 
carboidrato mais abundante na dieta dos seres 
humanos, seguido por sacarose e lactose. Portan-
to, o principal produto advindo da digestão dos 
carboidratos é a glicose e, depois, em menores 
quantidades, a frutose e a galactose.
Carboidratos como a celulose, componente 
de fibras usadas em nossa dieta, não podem ser 
digeridos pelos seres humanos, devido à ausên-
cia de enzimas capazes de hidrolisar esse polissa-
carídeo.
AtençãoAtenção
Os carboidratos apresentam funções bas-
tante diversificadas, como a sustentação, no 
caso da celulose nos vegetais, e a reserva, no 
caso do glicogênio nos animais e do amido 
nos vegetais. Também podem aparecer liga-
dos a lipídios e proteínas, como componen-
tes de membranas.
3.2 Resumo do Capítulo
Caro(a) aluno(a),
Os carboidratos são os componentes mais importantes dos alimentos e tecidos animais, sendo a 
glicose o carboidrato mais importante na bioquímica dos mamíferos, visto que praticamente todo car-
boidrato contido nos alimentos é transformado nela, para ser metabolizado e fornecer energia para to-
das as funções orgânicas.
Eles são divididos e caracterizados de acordo com o tipo e o número de monossacarídeos de suas 
moléculas.
O amido e o glicogênio são polímeros da glicose armazenados nas plantas e nos animais, respecti-
vamente. O amido é a nossa principal fonte de energia proveniente da dieta.
Biotecnologia
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21
1. Qual é a importância dos carboidratos?
2. Explique a divisão dos carboidratos e dê exemplos para cada uma delas.
3.3 Atividades Propostas
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23
Caro(a) aluno(a),
Os lipídios formam um grupo heterogêneo 
de compostos que se relacionam mais por suas 
propriedades físicas do que por suas proprieda-
des químicas. Nesse grupo, incluem-se: 
�� as gorduras; 
�� os óleos;
�� os esteroides;
�� as ceras;
�� compostos relacionados.
Apresentam as seguintes propriedades co-
muns:
�� relativamente insolúveis em água;
�� solúveis em solventes apolares, como 
éter e clorofórmio.
Compõem importantes elementos da dieta, 
pelos seus valores energéticos elevados e tam-
LIPÍDIOS4
bém por fazerem parte das vitaminas lipossolú-
veis e ácidos graxos essenciais contidos nos ali-
mentos naturais.
No organismo, as gorduras têm a função 
de isolantes térmicos no tecido subcutâneo e ao 
redor de alguns órgãos e são armazenadas sob 
a forma de tecido adiposo. Também desempe-
nham a função de isolantes elétricos, no caso dos 
lipídios apolares. Essa função permite uma rápi-
da propagação de ondas dos nervos, com uma 
camada de mielina. Uma combinação de lipídios 
com proteínas forma as chamadas lipoproteínas, 
que constituem importante elemento formador 
da membrana celular e das mitocôndrias, tam-
bém servindo como transporte de lipídios no 
sangue. Outra importante função é ser reserva de 
energia.
São classificados como simples ou com-
plexos. Lipídios simples são ésteres de ácidos 
graxos com vários álcoois: gorduras (gordura no 
estado líquido é chamada óleo) e ceras. Lipídios 
complexos são ésteres de ácidos contendo ou-
tros grupos, além de um álcool e de um ácido: 
fosfolipídios, glicolipídios e outros. 
4.1 Estrutura dos Lipídios
Abordaremos de forma sucinta as principais 
categorias de lipídios.
Ácidos Graxos
São ácidos monocarboxílicos, geralmente 
apresentando uma cadeia de carbonos longa, 
sempre com número par de átomos de carbono 
e sem ramificações, a qual pode ser saturada ou 
insaturada. A cadeia carbônica representa a re-
gião apolar e o grupo carboxila se constitui como 
a porção polar.
Raramente encontramos ácidos graxos li-
vres no organismo. Frequentemente, estão liga-
dos a um álcool, como o glicerol ou a esfingosina. 
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Figura 7 – Ácidos graxos saturado e insaturado.
Saiba maisSaiba mais
A maioria dos ácidos graxos tem um nome usual associado à sua origem e/ou função. No Quadro 3, encontram-se 
tanto o nome usual quanto o oficial.Quadro 3 – Nomes usual e oficial de ácidos graxos.
Nome comum Nome IUPAC Fórmula estrutural
 Ácido butírico Ácido butanoico
 
 Ácido caproico Ácido hexanoico
 Ácido caprílico Ácido octanoico
 Ácido láurico Ácido duodecanoico
 Ácido mirístico Ácido tetradecanoico
 Ácido palmítico Ácido hexadecanoico
Ácido esteárico Ácido octadecanoico
http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_but%C3%ADrico
http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_butan%C3%B3ico
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:%C3%81cido_butan%C3%B3ico.png
http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_capr%C3%B3ico
http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_hexan%C3%B3ico
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:%C3%81cido_capr%C3%B3ico.png
http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_capr%C3%ADlico
http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_octan%C3%B3ico
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:%C3%81cido_capr%C3%ADlico.png
http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_l%C3%A1urico
http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_duodecan%C3%B3ico
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:%C3%81cido_laurico.png
http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_mir%C3%ADstico
http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_tetradecan%C3%B3ico
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:%C3%81cido_mer%C3%ADstico.png
http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_palm%C3%ADtico
http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_hexadecan%C3%B3ico
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:%C3%81cido_palm%C3%ADtico.png
http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_este%C3%A1rico
http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_octadecan%C3%B3ico
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:%C3%81cido_este%C3%A1rico.png
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25
Triacilgliceróis 
Também conhecidos como triglicerídios ou 
triglicérides, constituem os lipídios mais abun-
dantes na natureza e são formados por três molé-
culas de ácidos graxos esterificados ligados a uma 
molécula de glicerol. São compostos essencial-
mente apolares e, portanto, muito hidrofóbicos.
Figura 8 – Triacilglicerol.
As gorduras animais e os óleos vegetais são 
misturas de triacilgliceróis, diferindo apenas na 
composição em ácidos graxos, o que também os 
diferencia no ponto de fusão. As gorduras animais 
são sólidas à temperatura ambiente, porque seus 
triacilgliceróis são ricos em ácidos graxos satura-
dos. Já os óleos vegetais, por serem ricos em áci-
dos graxos insaturados, são líquidos em tempera-
tura ambiente.
Óleos vegetais são muito utilizados na fabrica-
ção de margarina, por meio de um processo 
chamado hidrogenação, que os torna sólidos 
em temperatura ambiente. Se aquecermos a 
margarina, esse processo é modificado e ela 
não volta a se solidificar em temperatura am-
biente. O mesmo não ocorre com a manteiga, 
que, sendo de origem animal, após o aqueci-
mento e consequente alteração para o estado 
líquido, volta ao estado sólido quando retorna 
à temperatura ambiente.
CuriosidadeCuriosidade
Glicerofosfolipídios 
São derivados do glicerol e contêm fosfato 
em sua estrutura. Sua molécula é composta por 
uma região polar (grupo fosfato e seus substituin-
tes) e uma porção apolar (ácidos graxos e glice-
rol). Por conterem fosfato, normalmente são cha-
mados fosfolipídios.
Esfingolipídios 
Os esfingolipídios se assemelham aos glice-
rofosfolipídios em sua estrutura geral. Entretanto, 
os primeiros não contêm glicerol e seu esqueleto 
básico se forma a partir de um aminoálcool con-
tendo uma longa cadeia de hidrocarbonetos.
Esteroides
Esteroides são lipídios com uma estrutu-
ra tetracíclica característica e apresentam como 
composto-chave o colesterol. Este é o esteroide 
mais abundante nos tecidos animais e também 
serve de precursor à síntese de todos os outros 
esteroides, como os hormônios esteroides (hor-
mônios sexuais e cortisona), sais biliares e vitami-
na D.
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26
Os triacilglicerídios são as formas mais efi-
cientes de armazenar energia nos seres vivos. Por 
serem compostos altamente reduzidos, sua oxi-
dação libera quantidade muito maior de energia 
do que a oxidação de quantidades equivalentes 
de carboidratos ou proteínas. Encontram-se ar-
mazenados nos tecidos adiposo, visceral e sub-
cutâneo nos vertebrados e também funcionam 
como proteção contra choques mecânicos e iso-
lantes térmicos.
4.2 Funções Mais Comuns dos Lipídios
Os demais lipídios descritos atuam como 
elementos estruturais nas membranas biológicas, 
função muito importante na determinação das 
características dessas membranas.
4.3 Resumo do Capítulo
Caro(a) aluno(a),
Os lipídios apresentam a propriedade comum de serem relativamente solúveis em solventes não 
polares e insolúveis na água. São classificados como simples ou complexos e desenvolvem funções im-
portantes de armazenamento de energia, isolante térmico, proteção contra traumas mecânicos e estru-
tura das membranas biológicas.
Seus principais representantes são os ácidos graxos, os triacilgliceróis, os glicerofosfolipídios, os 
esfingolipídios e os esteroides.
4.4 Atividades Propostas
1. Quais são as principais funções dos lipídios?
2. Quais são os principais representantes dos lipídios? Qual é a estrutura básica de cada um deles?
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27
Caro(a) aluno(a),
O solo apresenta-se como um ambiente ex-
tremamente complexo de seres vivos e em gran-
de parte devido à presença bilhões de microrga-
nismos. São eles as bactérias, os fungos, as algas, 
os protozoários e os vírus. São, portanto, duas as 
características a ser consideradas diante da rique-
za de possibilidades de uso dos solos: abundância 
e diversidade.
Os microrganismos se responsabilizam pe-
las inúmeras transformações essenciais quando 
convertem plantas mortas e matéria animal em 
substâncias inorgânicas simples que nutrem as 
plantas.
MICROBIOLOGIA DO SOLO E DO AR5
Estudaremos, neste capítulo, os tipos de mi-
crorganismo que vivem no solo e também no ar e 
como eles realizam importantes transformações 
bioquímicas. Eles são essenciais em vários pro-
cessos bioquímicos, porque reciclam importan-
tes elementos, como o enxofre, o nitrogênio e o 
carbono. Esses processos são fundamentais para 
a biotecnologia, como veremos mais adiante.
5.1 O Ambiente do Solo
No solo, há um encontro entre a biologia e a 
geologia, podendo as camadas de solo influenciar 
ou determinar a atividade biológica e vice-versa.
A matéria orgânica entra no solo a partir de 
várias fontes e pode ser classificada como insolú-
vel, solúvel e microbiana. Como matéria orgânica 
insolúvel, temos o exemplo do húmus, formado 
a partir da decomposição microbiana de resíduos 
de plantas e animais. Ele é benéfico para o solo 
por melhorar sua estrutura, promovendo uma 
lenta liberação de nutrientes, aumentando a ca-
pacidade de tamponamento do solo e de reten-
ção de água. Como compostos orgânicos solúveis 
no solo, podemos citar os produtos de degrada-
ção de polímeros complexos dos tecidos de plan-
tas e animais e células microbianas, como açúca-
res da celulose, compostos fenólicos da lignina e 
aminoácidos das proteínas.
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28
A quantidade e os tipos de microrganismo 
no solo estão diretamente relacionados com fa-
tores ambientais, como a quantidade e tipos de 
nutriente disponíveis, umidade, aeração, tempe-
ratura, pH, atividades antrópicas e suas conse-
quências, como aplicação de adubos ou dejetos 
de esgoto, ocorrência de enchentes e erosão.
Bactérias
Representam a maior parte da popula-
ção microbiana do solo, tanto no que se refere à 
quantidade quanto à variedade.
Grande parte das bactérias corresponde a 
bacilos esporulados, como Bacillus, Clostridium, 
Pseudomonas, Rhizobium e Nitrobacter. Outras 
são actinomicetes, como Nocardia, Streptomyces 
e Micronospora. Essas últimas são os microrganis-
mos responsáveis pelo odor de mofo e de terra 
característico de um campo arado recentemente. 
Actinomicetes apresentam importante tarefa de 
aumento de fertilidade do solo a partir da degra-dação de substâncias complexas.
Cianobactérias são fotossintéticas e desem-
penham papel fundamental na transformação 
das rochas em solo. Crescem em superfícies de ro-
chas recém-expostas e suas células acumulam-se 
como depósitos orgânicos. Isso determina uma 
base de nutrientes que permite o crescimento de 
outras bactérias e fungos, além de uma produção 
de ácidos que dissolvem os constituintes minerais 
das rochas. Tanto o acúmulo de matéria orgâni-
ca quanto a dissolução dos minerais contribuem 
para um ambiente adequado para o crescimento 
de líquen, depois musgo e mais tarde plantas su-
periores. Também são importantes pelo forneci-
mento de nitrogênio para certas plantações.
5.2 Microrganismos do Solo
Fungos
Existem muitas espécies diferentes de fun-
gos habitando o solo, mas há uma quantidade 
consideravelmente maior em áreas próximas à 
superfície onde prevalecem condições de aeró-
bios. As espécies mais comuns no solo são Penicil-
lium, Rhizopus, Fusarium e Aspergillus. As espécies 
que predominam dependem de condições físicas 
e químicas do solo, como nutrientes e pH.
Os fungos são ativos na decomposição de 
constituintes orgânicos complexos, como celulo-
se, lignina e pectina. Leveduras importantes para 
a indústria são encontradas em solos de vinhe-
dos, pomares e apiários.
Algas
A quantidade de algas encontrada no solo 
geralmente é menor que a de bactérias e fungos. 
As principais espécies encontradas são Cloro-
phyta, algas verdes e Chrysophyta. Sua atividade 
bioquímica é bem menos importante que a das 
bactérias e fungos, mas em algumas condições as 
algas podem desempenhar alterações benéficas. 
Por exemplo, em terras com erosões e improdu-
tivas, elas podem iniciar um acúmulo de matéria 
orgânica e, associadas aos fungos, auxiliam na 
transformação das rochas.
Protozoários e Vírus
Os protozoários encontram-se em quanti-
dades pequenas nos solos, mas muitos se alimen-
tam de bactérias e outros materiais orgânicos. Ví-
rus de plantas e animais também podem ocorrer 
esporadicamente no solo em tecidos de animais 
mortos e em excretas de animais.
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29
AtençãoAtenção
A rizosfera
A região onde o solo e as raízes das plantas se encontram é conhecida como rizosfera. Os tipos de microrga-
nismo da rizosfera são diferentes daqueles encontrados em solo livre e seu número também é muito maior 
nessa região. As bactérias são os microrganismos predominantes, porque seu crescimento é estimulado por 
nutrientes como aminoácidos e vitaminas liberados do tecido radicular. Os produtos do metabolismo microbia-
no liberados na rizosfera são aproveitados, estimulando o crescimento das plantas. No entanto, há muito ainda 
por se conhecer sobre essas interações, porque a rizosfera é um sistema biológico extremamente complexo.
5.3 Microrganismos na Reciclagem
A Terra é um sistema fechado, no qual toda a 
quantidade de matéria permanece constante. No 
entanto, alterações no estado químico da matéria 
ocorrem continuamente, produzindo elementos 
simples ou compostos complexos. Plantas e mi-
crorganismos utilizam compostos inorgânicos 
simples como nutrientes para suas atividades, en-
quanto animais necessitam de compostos orgâ-
nicos mais complexos para sua nutrição.
Conclui-se que a vida em nosso planeta 
depende de interações a partir da reciclagem 
de compostos químicos do seu estado elemen-
tar para compostos inorgânicos e, depois, para 
compostos orgânicos, com o retorno ao seu esta-
do elementar. Os microrganismos são essenciais 
para essas reações bioquímicas.
Saiba maisSaiba mais
Interações dos Microrganismos e do Solo
Existe uma condição em que indivíduos de uma espécie vivem em associação com indivíduos de outra espécie, 
a qual é chamada simbiose. No solo, as relações simbióticas são muito comuns e os organismos podem inte-
ragir de várias maneiras. Algumas dessas relações podem ser benéficas para uma ou mais espécies envolvidas, 
enquanto outras podem ter caráter inibitório. Tudo isso é extremamente importante para a manutenção do 
equilíbrio ecológico.
As diferentes maneiras de interações simbióticas entre organismos são descritas com denominações específicas, 
como mutualismo, comensalismo, antagonismo, competição, parasitismo e predação.
Transformações Bioquímicas de Nitrogênio 
Todas as transformações do nitrogênio 
e dos compostos nitrogenados podem ser de-
monstradas por meio de um esquema ou uma sé-
rie sequencial de reações, conhecida como ciclo 
do nitrogênio.
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Figura 9 – Ciclo do nitrogênio.
O nitrogênio atmosférico se converte em 
amônia e, então, em aminoácidos, que são utili-
zados para a biossíntese de compostos orgânicos 
complexos contendo nitrogênio, como é o caso 
das proteínas. Posteriormente, as proteínas são 
degradadas em compostos orgânicos mais sim-
ples, os peptídios e os aminoácidos. Em seguida, 
esses novos compostos são convertidos em com-
postos nitrogenados inorgânicos, como amônia, 
nitritos e nitratos. Os nitratos são convertidos em 
nitrogênio atmosférico, completando, assim, o 
ciclo.
Os microrganismos revelam-se com um 
papel fundamental em várias etapas do ciclo do 
nitrogênio, iniciando com a conversão do nitro-
gênio atmosférico em amônia. 
Transformações Bioquímicas do Carbono 
Assim como no ciclo do nitrogênio, o dióxi-
do de carbono e suas transformações bioquími-
cas ou, ainda, outros compostos carbonados po-
dem ser visualizados como uma sequência cíclica 
de reações.
O dióxido de carbono atmosférico se fixa 
em compostos orgânicos simples durante o pro-
cesso de fotossíntese. A partir disso, compostos 
mais complexos, como a celulose, são sintetiza-
dos. Finalmente, esses compostos complexos são 
degradados em moléculas menores e são oxida-
dos, formando dióxido de carbono. Está comple-
to o ciclo.
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Figura 10 – Ciclo do carbono.
Transformações Bioquímicas do Enxofre
O enxofre também passa por um ciclo de 
transformações mediado por microrganismos, 
alguns oxidam vários compostos sulfurados e ou-
tros os reduzem.
O enxofre não pode ser utilizado em sua 
forma elementar por plantas e animais; para isso, 
algumas bactérias podem oxidá-lo, transforman-
do-o em sulfato. Essa forma de sulfato é pronta-
mente utilizada por todas as formas de vida. As 
plantas utilizam o enxofre presente no sulfato 
para a composição de aminoácidos, que, como já 
vimos, são componentes das proteínas. Já o sul-
fato pode ser reduzido a sulfeto de hidrogênio, 
também por ação dos microrganismos do solo, 
enquanto outros podem oxidar esse composto 
formando enxofre elementar.
Saiba maisSaiba mais
Biodegradação de Herbicidas e Pesticidas
Herbicidas são substâncias químicas que matam 
plantas, especificamente ervas indesejadas entre 
as plantações, enquanto pesticidas são substân-
cias químicas que matam pragas. Com relação ao 
solo, entendemos pragas como insetos, fungos e 
nematódeos que causam prejuízos à produção 
rural. Por isso, podemos classificar os inseticidas, 
de forma mais específica, como inseticidas, fungi-
cidas e nematocidas.
Obviamente, a aplicação de herbicidas e pestici-
das em geral melhora a produção. No entanto, seu 
uso em curto e longo prazo pode trazer diversos 
prejuízos ao ambiente e à saúde humana e dos 
animais. Algumas questões preocupam os cien-
tistas do solo: microrganismos podem degradar 
pesticidas e herbicidas no solo? Em quanto tem-
po? Essas substâncias podem interferir na vida dos 
microrganismos?
Uma alternativa que cresce cada vez mais em in-
teresse é o uso de microrganismos que atacam os 
insetos, chamados bioinseticidas.
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32
O ar não é um meio passível de crescimento 
de microrganismos, mas é portador de poeiras e 
gotículas que podem carreá-los. Portanto, a po-
pulação microbiana do ar é transitória e variável.
Microrganismos presentes no ar podem ser 
transportadospor poucos centímetros até lon-
gas distâncias, como muitos quilômetros. Alguns 
podem ser transmitidos ao homem pelo ar em 
segundos, enquanto outros podem sobreviver 
por anos. Algumas circunstâncias determinam o 
destino final dos microrganismos transportados 
pelo ar, incluindo umidade, temperatura, quanti-
dade de luz solar e tamanho das partículas que os 
transportam. 
5.4 Microrganismos do Ar
Ventos levantam poeira do solo e as par-
tículas de pó carregam microrganismos, como 
também as gotas de água, que podem ser ori-
ginadas em superfície de oceanos, baías, lagos 
e outras coleções naturais de água e entram na 
atmosfera. No entanto, existem vários processos 
industriais e agrícolas que podem produzir aeros-
sóis carregados de microrganismos, como irriga-
ção de lavouras a partir de efluentes de esgotos, 
filtros gotejadores em instalações de despejo de 
esgotos e matadouros de animais.
Na atmosfera, são isolados microrganismos 
como algas, protozoários, leveduras, bolores, bac-
térias e vírus. 
5.5 Resumo do Capítulo
Caro(a) aluno(a),
Os solos apresentam-se com grande variedade de características físicas e químicas, o que influencia 
diretamente o número e tipos de microrganismo nesse meio.
Podemos afirmar que todas as formas de vida microbiana ocorrem no solo, mas as bactérias são os 
microrganismos que predominam. Isso não significa que os fungos, algas e protozoários presentes nos 
solos não são importantes. No solo, os microrganismos interagem, formando enormes comunidades. 
Essas interações determinam a atividade microbiana no solo, assim como sua qualidade. 
A vida na Terra se mantém a partir da reutilização contínua de elementos e compostos químicos, 
por meio de reações químicas fundamentais realizadas por microrganismos. É fundamental seu papel de 
conversão de compostos orgânicos em compostos inorgânicos. Assim, conhecemos e notamos a impor-
tância dos ciclos bioquímicos, como do nitrogênio, do carbono e do enxofre.
O uso de herbicidas e pesticidas em larga escala na agricultura tem preocupado cientistas devido 
aos resultados na poluição do solo e da água. Inseticidas biológicos ou microrganismos que atacam os 
insetos podem representar uma importante alternativa, substituindo esses agressores químicos.
Os microrganismos podem estar presentes na atmosfera a partir do solo ou das camadas superfi-
ciais de coleções de água. Podem, assim, se apresentar em partículas de poeira ou em gotículas de água 
suspensas no ar. As espécies predominantes na atmosfera são as bactérias e fungos.
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1. Quais são os fatores que afetam a quantidade e os tipos de microrganismo no solo?
2. Faça uma comparação entre os seguintes microrganismos presentes no solo: bactérias, fungos, 
algas, protozoários e vírus.
3. Qual é a fonte de microrganismos no ar? Quais são os tipos encontrados?
5.6 Atividades Propostas
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Caro(a) aluno(a),
A umidade na Terra passa por um processo 
de circulação contínua, fornecendo água para as 
necessidades de todos os seres vivos. Por meio do 
ciclo hidrológico, a água entra na atmosfera pela 
evaporação de lagos, rios e oceanos e pela trans-
piração dos animais, incluindo o homem, e das 
folhas das plantas. Outro processo que contribui 
MICROBIOLOGIA DA ÁGUA6
muito para a evaporação da água, principalmen-
te nos dias atuais, é a combustão. Em seguida, 
precipita-se e retorna à crosta terrestre sob a for-
ma de neve, granizo ou chuva. Em contato com 
a superfície, ou penetra na terra, alimentando os 
aquíferos subterrâneos, ou escorre livremente até 
encontrar os leitos das diversas coleções de águas 
superficiais.
Figura 11 – Ciclo hidrológico. 
Dentro desse ciclo, podemos classificar a 
água em três categorias principais, com base em 
sua localização:
�� água atmosférica: presente nas nu-
vens, se precipita na forma de chuva, 
granizo ou neve;
�� água superficial: coleções de água, 
como lagos, rios, ribeirões, mares e 
oceanos;
�� água subterrânea: preenche espaços 
internos do solo ou entre rochas subter-
râneas, formando os lençóis e aquíferos.
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As águas naturais podem abrigar muitos 
microrganismos, que podem estar em águas do-
ces de lagos, açudes, nascentes, pântanos e rios, 
em águas salgadas como mares e oceanos e em 
águas de estuários, regiões entre as fontes de 
águas doces e oceanos. Para estudá-los, é preciso 
levar em consideração as diversas características 
físicas e químicas de cada um desses ambientes 
aquáticos, as quais se relacionam, principalmen-
te, com a temperatura, pressão, luminosidade, sa-
linidade, turvação, pH e nutrientes.
Temperatura
A temperatura das águas superficiais varia 
entre 0 ºC e 40 ºC nas regiões polares e equato-
riais, respectivamente. Abaixo da superfície das 
águas, mais de 90% do ambiente marinho está 
abaixo de 5 ºC.
Existem bactérias adaptadas para viver em 
quaisquer dessas temperaturas e isso é bastante 
significativo do ponto de vista científico, pois es-
tudos de mecanismos de sobrevivência em faixas 
diferentes de temperatura podem trazer muitas 
informações e elucidar diversos problemas re-
lacionados ao meio ambiente e suas mudanças 
climáticas de ordem natural ou provocadas pelas 
atividades humanas.
Pressão Hidrostática
Pressão hidrostática é a pressão do fundo 
de uma coluna vertical de água. Ela aumenta com 
a profundidade da água a uma proporção de 1 
atmosfera a cada 10 m. Grandes profundidades 
acarretam alta pressão hidrostática, que é o que 
ocorre no fundo do mar. Isso pode gerar inúme-
ras alterações que afetam os sistemas biológicos, 
como mudanças na velocidade de reações quí-
micas, na solubilidade e no ponto de ebulição da 
água.
6.1 O Ambiente Aquático
Existem microrganismos que crescem sob 
altas pressões hidrostáticas, chegando a ser en-
contrados em profundidades de 10.000 m.
Luz
A vida aquática depende em grande escala, 
direta ou indiretamente, de produtos metabóli-
cos de organismos fotossintéticos, como algas 
e cianobactérias. O crescimento desses micror-
ganismos se restringe às camadas superiores de 
águas, nas quais a luz pode penetrar. A camada 
de água na qual pode ocorrer fotossíntese é cha-
mada zona fótica.
Salinidade
A salinidade, ou concentração de cloreto 
de sódio, de águas naturais pode variar de qua-
se zero, nas águas doces, até a saturação (32% de 
NaCl), em lagos salgados. A água marinha con-
tém, em média, 2,75% de NaCl.
Além de cloreto de sódio, existem outros 
sais encontrados na água, como sulfatos e carbo-
natos de sódio e cloretos, sulfatos e carbonatos 
de potássio, cálcio e magnésio. De maneira geral, 
concentrações de sais acima de 4% inibem o cres-
cimento de microrganismos.
Turvação
O material em suspensão na água é respon-
sável pela turvação e pode variar muito nas águas 
superficiais. Os principais materiais responsáveis 
pela turvação são as partículas de materiais mine-
rais vindas de erosão, detritos oriundos de maté-
ria orgânica na decomposição de vegetais e ani-
mais e microrganismos suspensos. 
Quanto mais turva a água, menor a capaci-
dade de penetração da luz e, portanto, menor a 
zona fótica. O material particulado também pode 
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servir de apoio para alguns microrganismos ou 
de substrato para o seu metabolismo.
pH
Microrganismos que vivem em meio aquá-
tico normalmente crescem bem em uma faixa de 
pH entre 6,5 e 8,5. O pH da água do mar se situa 
entre 7,5 e 8,5. Os lagos e rios têm variações muito 
amplas de pH, de acordo com as condições am-
bientais locais.
Nutrientes
Tanto a quantidade quanto a qualidade de 
materiais orgânicos e inorgânicos do ambiente 
aquático podem influenciar significativamente o 
crescimento microbiano.
Nitratos e fosfatos promovem o cresci-
mento de algas e são constituintes inorgânicos 
comuns, porém quantidades excessivas dessas 
substâncias provocamum supercrescimento de 
algas, esgotando o fornecimento de oxigênio da 
água. Isso leva à morte de todas as outras formas 
de vida aquática.
Esgotos industriais e outras atividades hu-
manas alteram sobremaneira a carga de nutrien-
tes das águas, afetando, assim, toda a vida aquáti-
ca, seja em águas doces ou salgadas.
AtençãoAtenção
Fica bem evidente que as características físi-
cas e químicas dos diversos ambientes aquá-
ticos determinam a quantidade e qualidade 
de microrganismos presentes e atuantes. Em 
biotecnologia, esse estudo é fundamental, 
pois determina as condições de melhora-
mento ou utilização desses microrganismos 
em atividades de interesse ambiental, social 
e econômico. 
6.2 Distribuição dos Microrganismos no Ambiente Aquático
Existem microrganismos em todas as pro-
fundidades do ambiente aquático, variando des-
de a superfície até as valetas dos oceanos. A ca-
mada superior e o sedimento do fundo contêm 
um grande número de organismos, significativa-
mente maior do que as zonas intermediárias.
A coleção de vida microbiana que vive na 
superfície de pântanos, lagos e oceanos flutuan-
do é denominada plâncton. Condições como luz 
solar, ventos, maré, correntezas, quantidade de 
nutrientes e ingestão por formas superiores de-
terminam e afetam o número e os tipos de orga-
nismo na população planctônica. Microrganismos 
que habitam o fundo de um corpo d’água são co-
nhecidos como organismos bênticos ou bentôni-
cos. Coletivamente, são chamados bentos. A zona 
em que vivem os bentos é justamente a área mais 
rica, em número e tipos de microrganismo, de um 
sistema aquático.
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Figura 12 – Exemplos de animais bentônicos.
Fonte: http://www.angelfire.com/ma4/meio_ambiente/marinho.html.
Saiba maisSaiba mais
Fitoplânctons são as algas e cianobactérias. São 
considerados os plânctons mais importantes, 
por serem fotossintetizantes e, portanto, produ-
tores primários de matéria orgânica.
Zooplânctons consistem em protozoários e ou-
tros seres vivos microscópicos.
Águas Doces
Nos lagos e pântanos, as zonas profunda e 
bêntica são amplamente povoadas por organis-
mos heterotróficos, mas as demais zonas pos-
suem uma variedade maior de mi-
crorganismos. Essas são as regiões 
com maiores índices de produção 
de compostos orgânicos e inorgâ-
nicos. A produtividade é afetada 
pelas características químicas dos 
lagos e pântanos e pela natureza 
de materiais provenientes de cór-
regos e rios.
No caso dos rios e córregos, 
a maioria dos nutrientes é oriunda 
do sistema terrestre circundante. 
A população de microrganismos 
aquáticos reflete as condições ter-
restres, o que inclui os efeitos de 
práticas domésticas, agrícolas e industriais.
Figura 13 – Água doce.
Fonte: http://naturezabiologica.blogspot.com.br/2009/11/vida-
-na-agua-agua-doce.html.
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Estuários
Os estuários sofrem variações constantes 
por receberem água e materiais de diversas fon-
tes. Condições como temperatura, salinidade, 
turvação, carga de nutrientes e outras podem 
variar largamente ao longo do tempo. Portanto, a 
população de microrganismos dos estuários está 
sujeita à flutuação.
Existem algas aquáticas que produzem toxinas letais para peixes e outros animais; são as neurotoxinas, que 
estão entre as toxinas mais potentes de que se tem notícia. As algas podem viver em glândulas digestivas ou 
sifões de moluscos bivalves, como mariscos, mexilhões, ostras e outros. Essas toxinas causam paralisia quando 
ingeridas pelo homem e já houve relatos de mortes de animais por ingerirem água contendo essas algas.
CuriosidadeCuriosidade
Algumas espécies microbianas são nativas, 
enquanto outras são transitórias nos estuários, 
provenientes de fontes atmosféricas, domésticas, 
industriais ou agrícolas.
Figura 14 – Estuário.
Fonte: http://revistapesquisa.fapesp.br/2011/09/06/bercarios-moveis/.
Oceanos
Nos oceanos, podemos encontrar microrga-
nismos habitando todas as profundidades e lati-
tudes. A população de fitoplâncton é constituída 
por inúmeras espécies de cianobactérias e algas 
que se responsabilizam pela conversão de ener-
gia radiante em energia química. Sob certas con-
dições, esses microrganismos podem crescer em 
enormes populações nas áreas costeiras, o que 
resulta em alterações da cor das águas.
Além de bactérias e algas marinhas, pode-
mos encontrar alguns fungos e protozoários ma-
rinhos.
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Figura 15 – Oceano.
Fonte: http://ultimosegundo.ig.com.br/ciencia/meioambiente/mudanca-nos-oceanos-pode-acabar-com-vida-
-marinha-ainda-neste-sec/n1597659922926.html.
6.3 O Papel dos Microrganismos Aquáticos
A vida aquática se constitui por interações 
entre microrganismos e microrganismos e formas 
superiores de vida, tanto animais quanto vege-
tais. São alterações bioquímicas que reciclam os 
elementos e nutrientes da água, da mesma ma-
neira que ocorre nos solos. Portanto, os micror-
ganismos apresentam papel preponderante na 
manutenção do fluxo de nutrientes para a vida 
marinha ou das águas como um todo.
Uma cadeia alimentar é um sistema de 
inter-relações de organismos produtores de ali-
mentos, organismos consumidores e organismos 
decompositores de tecidos vegetais ou animais. 
Em cada etapa ou aspecto desse sistema, estão os 
microrganismos desempenhando papel funda-
mental. No entanto, o relacionamento alimentar, 
em muitos ambientes, é uma interconexão muito 
mais complexa, chamada rede alimentar.
6.4 Resumo do Capítulo
Caro(a) aluno(a),
O fornecimento de água no planeta depende de uma reciclagem contínua, que ocorre por meio do 
ciclo hidrológico.
As águas superficiais estão divididas em água doce, de estuário e oceânica, variando em caracterís-
ticas físicas, o que afeta diretamente os microrganismos presentes.
Nas águas doces, os microrganismos sofrem grandes influências de práticas agrícolas, atividades 
industriais e desenvolvimento urbano. Os estuários apresentam características ambientais das águas 
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doce e marinha simultaneamente e, por isso, a comunidade microbiana é extremamente diversificada. 
As águas oceânicas apesentam variedade de microrganismos em decorrência de se encontrarem desde 
as camadas mais superficiais até as mais profundas, como as fendas oceânicas. 
Os microrganismos encontrados nas zonas mais superficiais das águas naturais são, principalmen-
te, as cianobactérias, algas e protozoários, denominados plânctons. O sedimento bêntico apresenta um 
grande número de bactérias. Os microrganismos se arranjam de maneira a formar uma conexão vital, 
chamada rede alimentar aquática. Eles desempenham papel fundamental nesses arranjos, convertendo 
energia radiante do sol em energia química, e também atuam como produtores primários, convertendo 
compostos químicos inorgânicos em compostos orgânicos.
6.5 Atividades Propostas
1. Quais são as três categorias de águas naturais? Explique-as.
2. Quais são as principais condições ambientais que influenciam a flora microbiana de ambientes 
aquáticos?
3. Caracterize os plânctons.
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Caro(a) aluno(a),
Até este momento, estudamos a importân-
cia da bioquímica e a constituição e metabolismo 
de moléculas essenciais à vida, como proteínas, 
enzimas, carboidratos e lipídios, além de ele-
mentos da microbiologia, com destaque para os 
microrganismos do solo, do ar e das águas, suas 
características e importância na reciclagem da 
matéria em escala mundial. Os microrganismos 
são, também, fundamentais na produção alimen-
tícia e na engenharia genética.
Neste capítulo, abordaremos as aplicações 
industriais dos microrganismos, assunto cada vez 
mais importante nas sociedades e de aplicação 
prática em inúmeros processos produtivos atuais, 
conhecido como biotecnologia.
BIOTECNOLOGIA7
Como uma primeira definição, bastante 
simplificada,pode-se afirmar que a biotecnolo-
gia é a aplicação da tecnologia em sistemas vivos. 
Poderíamos, assim, citar como exemplo qualquer 
técnica que, ao utilizar um organismo vivo, sinte-
tize um produto útil ou uma reação desejada. No 
entanto, hoje temos a tecnologia do DNA recom-
binante, construindo microrganismos sintetizan-
tes de novos produtos específicos e essa explora-
ção torna a biotecnologia muito mais avançada.
Microrganismos, naturais ou modificados, 
são usados com grande interesse comercial e eco-
nômico, com o propósito de transformar mate-
riais em novas substâncias ou resíduos poluentes 
em substâncias inofensivas ou até mesmo úteis. 
Bons exemplos são a produção do álcool a partir 
da fermentação do açúcar por microrganismos 
ou antibióticos e vacinas como resultado do me-
tabolismo microbiano.
7.1 Produtos e Processos da Microbiologia Industrial
Atualmente, existem milhares de produtos 
comerciais importantes sintetizados por meio da 
manipulação de microrganismos. Esses produtos 
vão desde alimentos básicos até agentes terapêu-
ticos contra o câncer ou AIDS.
Os processos industriais que visam à sínte-
se de produtos de origem microbiana podem ser 
divididos em diversas categorias, com base nas 
possíveis aplicações de seus produtos finais. Veja-
mos essa divisão:
�� produção de substâncias químicas far-
macêuticas: os exemplos mais comuns 
e significativos são os antibióticos e 
esteroides, hoje utilizados em escala 
global, mas temos ainda a insulina e o 
interferon como representantes impor-
tantes desta categoria;
�� produção de substâncias químicas de 
valor comercial: inclui os solventes e as 
enzimas, além de variados compostos 
que atuam como matéria-prima na sín-
tese industrial de outras substâncias;
�� produção de suplementos alimentares: 
fontes proteicas a partir de leveduras, 
bactérias e algas que utilizam como 
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substrato para seu metabolismo sais de 
nitrogênio inorgânico;
�� produção de bebidas alcoólicas: envol-
ve os processos biotecnológicos mais 
antigos, como a fermentação da cerveja 
e a produção de vinho;
�� produção de agentes imunizantes: tra-
ta-se da produção de soros e vacinas a 
partir de células microbianas íntegras, 
parte delas ou seus produtos;
�� produção de inseticidas: aplicação de 
microrganismos vivos no controle de 
insetos ou pragas;
�� aplicação na mineração e indústria do 
petróleo: microrganismos usados na 
recuperação de metais de minério de 
baixa qualidade ou na recuperação de 
óleo a partir dos mananciais.
Saiba maisSaiba mais
As características essenciais de um processo microbiológico industrial são representadas no seguinte esquema:
MICRORGANISMO
Vírus 
Bactéria
Fungo
Alga
Protozoário
SUBSTRATO
Incorporado ao 
meio de cultura
+ +⇒
RECUPERAÇÃO E 
PURIFICAÇÃO DO 
PRODUTO
Produto do 
metabolismo
Células microbianas
Frações das células
RESÍDUOS OU 
MATÉRIA DE 
EXCREÇÃO
Outro aspecto importante da microbiologia 
industrial está ligado à habilidade de os microrga-
nismos decomporem ou deteriorarem materiais. 
Em alguns produtos, é preciso controlar ou impe-
dir esse processo para sua conservação e arma-
zenamento. É o caso de couros, papel, madeira, 
metais, produtos têxteis e componentes eletrôni-
cos. Um efeito positivo dessa condição de dete-
rioração microbiana é a degradação de poluentes 
que se acumulam no ambiente. Vários processos 
comerciais têm sido desenvolvidos, sob o nome 
de biorremediação, utilizando um número eleva-
do de microrganismos.
Os efeitos dos avanços da biotecnologia são 
sentidos em todo o mundo como uma onda que 
só tende a crescer. Produtos agrícolas e alimen-
tícios, monitoramento da qualidade ambiental, 
matéria-prima para indústrias química e farma-
cêutica e controle de doenças infecciosas são 
áreas que não param de avançar.
7.2 Produtos da Fermentação
Alguns produtos de valor comercial são re-
sultantes da quebra de substratos pelos micror-
ganismos. Esses processos de degradação devem 
ocorrer em larga escala para ser úteis, mas isso 
depende das características do microrganismo, 
do substrato, do meio de cultura e do produto da 
degradação. Explorando melhor tais condições, 
veremos que o microrganismo utilizado em pro-
cessos de degradação industrial deve ser capaz 
de converter uma grande proporção do substra-
to para o produto que se deseja, como também 
apresentar características de estabilidade, cresci-
mento acelerado e não ser patogênico. 
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O meio de cultura no qual o microrganismo 
se desenvolverá, incluindo o substrato que utili-
zará para a síntese do produto, deve ser barato e 
disponível em grande quantidade. É interessante 
que se consigam utilizar dejetos contendo nu-
trientes como meio de cultura, como é o caso do 
soro da indústria de laticínios ou dejetos líquidos 
extraídos do cozimento da madeira para a ma-
nufatura de papel. Ainda, devem existir métodos 
eficientes para recuperar e purificar, em grande 
escala, o produto final formado pelas atividades 
metabólicas microbianas.
Os processos fermentativos são utilizados 
industrialmente na produção de:
�� bebidas alcoólicas: cervejas, vinhos, si-
dras, aguardentes;
�� vinagres;
�� etanol;
�� ácidos orgânicos: cítrico, lático, fumári-
co, giberélico;
�� solventes: butanol, acetona, isopropa-
nol;
�� vitaminas: riboflavina, ácido ascórbico, 
cobalaminas, ergos-
terol;
�� antibióticos: penicili-
nas, estreptomicina, 
tetraciclinas, griseo-
fulvina;
�� polissacarídeos: dex-
trânios;
�� aminoácidos: lisina, 
ácido glutâmico;
�� esteroides modifica-
dos;
�� leites fermentados: 
iogurtes, leites acidófilos;
�� manteigas e queijos;
�� picles, chucrute, azeitonas;
�� pães;
�� metais diversos: cobre, zinco, prata, 
ouro, urânio;
�� controle biológico de pragas;
�� vacinas;
�� enzimas.
Essa relação não é completa e não estabele-
ce ordem de importância, mas nos dá uma ideia 
da importância da biotecnologia nos dias atuais. 
Descreveremos, a seguir, alguns desses processos 
a título de exemplo.
Álcool e Bebidas Alcoólicas
O etanol (álcool etílico) é um solvente co-
mum e uma matéria-prima utilizada em labora-
tórios e indústrias químicas. Hoje é muito impor-
tante, em termos econômicos e ambientais, a sua 
utilização como combustível de automóveis. É 
produzido por leveduras, que utilizam qualquer 
carboidrato fermentável como substrato. Cana-
-de-açúcar, milho, melaços, beterraba, batatas e 
uva são algumas das matérias-primas comumen-
te utilizadas na fermentação alcoólica.
Figura 16 – Fermentação alcoólica.
Várias cepas de leveduras podem ser usadas 
na produção do etanol, mas as mais comuns são a 
Saccharomyces cerevisiae e a Schwanniomyces cas-
telli, além da bactéria Zymomonas mobilis. A cepa 
selecionada deve crescer bem, produzir grande 
quantidade de etanol e apresentar alta tolerância 
ao produto sintetizado.
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Figura 17 – Álcool etílico.
Fonte: http://educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/
preparando-etanol.htm.
O etanol é um componente de bebidas al-
coólicas, como cerveja e vinho. Tanto a matéria-
-prima inicial quanto as espécies de microrganis-
mos podem variar de acordo com a bebida que se 
deseja produzir, uma vez que são essas as caracte-
rísticas que influenciam a reação bioquímica.
Substratos Utilizados na Produção de 
Álcool Etílico
No caso de uso de cepas de Saccharomyces e 
Zymomonas, o meio de cultura deve ser com-
posto basicamente por açúcares (cana-de-
-açúcar, beterraba, sorgo, vagem de alfarroba) 
ou amido pré-sacarificado (milho e cevada). No 
caso de Schwanniomyces, pode ser usado ami-
do diretamente, porque esses microrganismos 
apresentam enzimas amilolíticas, ou seja, que 
quebram o amido.
CuriosidadeCuriosidade
Vinagres
O vinagre é preparado pela conversão do 
etanol para um vinho e deste para o ácido acético. 
A primeira etapa da sua produção é a fermenta-