Micro bio TEÓRICA p2

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Microbiologia do solo e os ciclos biogeoquímicos
A Microbiologia do solo é o ramo da ciência que trata do estudo dos micro-organismos que vivem neste ambiente, suas
atividades e como eles afetam as propriedades do solo, tanto em ambientes naturais ou agrícolas.
Os principais micro-organismos do solo são representados pelas bactérias, fungos, arquéias, algas, protozoários e
microfauna. Compõem este sistema também os vírus, parasitas intracelulares obrigatórios, que desempenham funções
importantes no controle das populações no solo.
•Solo: maior reservatório de microrganismos do planeta
● transforma matéria orgânica em elementos nutricionais
Os microrganismos representam uma fração muito pequena da massa do solo e ocupam um volume de menos de 1% de
seu total.
Esta biodiversidade é responsável por atividades importantes no solo, incluindo atividades metabólicas, fluxo de
energia, ciclagem e transporte de nutrientes, controle de patógenos, decomposição de xenobióticos, etc.
- O Carbono compõe 18% da massa na terra: aminoácidos, proteínas, ácidos nucléicos (DNA), lipídios, carboidratos
-0.03% da atmosfera é Carbono
-Principais gases que envolvem a terra: CO2 e CH4
-Carbono como medida de produtividade
-CO2 fixado via fotossíntese (autotroficamente em compostos biológicos) com liberação de O2
-Calcula-se que cada molécula de CO2 da atmosfera é fixada via fotossíntese a cada 300 anos
Matéria Orgânica do Solo - Natureza química e origem muito complexa, constituída por material adicionado, seus
produtos de transformação, células microbianas, metabólitos microbianos, produtos da sua interação com os
componentes inorgânicos do solo e materiais recalcitrantes.
- Macrorganismos = reguladores da degradação (engenheiros)
- Microrganismos = Transformadores (decompositores primarios : fungos e bacterias)
Produtos primários: Plantas
Biomassa microbiana: Parte viva da matéria
orgânica do solo, composta por todos os
organismos menores que 5.10-3 mm3 – Fungos,
bactérias, actinobacterias, leveduras e
microfauna (protozoários)
- Cerca de 98% do C-orgânico do solo é
matéria orgânica morta
- 2% do C-orgânico do solo é composto pela
fração viva.
Celulose: - Polissacarídeo de maior ocorrência
natural
- Insolúvel em água
- Principal componente dos vegetais
- Decomposição: celulases, celobiohidrolases
Hemicelulose e Pectinas: - Segundo maior
componente vegetal;
- Polissacarideo de pentose, hexoses e
acido uronico( xilanas, mananas,galactanas)
- Pectinas:importante componente da lamela média da parede celular das plantas
- Fungos patogênicas:produzem enzimas que facilitam sua penetração
Lignina
- -25% da fitomassa seca produzida na biosfera (35% da madeira)
- - Biopolímero mais abundante na biosfera (recalcitrância)
- - Estrutura complexa – sub-unidades aromáticas sem ligações idênticas
- - Em materiais lignocelulósicos, protege a celulose e a hemicelulose
- - Baixa velocidade de degradação = Baixa incorporação do C à biomassa microbiana
- Decomposição:
-Laccases e peroxidases
-Teor de lignina: relação inversa com a velocidade de
decomposição
-Somente fungos decompõem
-Fatores edáficos influenciam na atividade e
competição dos decompositores
Carbono e o aquecimento global
- CO2 aumentou em mais de 30% desde a revolução
industrial (C-CO2 aumentou 31% e C-CH4 145%)
-A maioria desse aumento é devido a queima de
combustíveis fósseis e mudanças no uso da terra
Micro- organismo e o aquecimento global
- MO podem ter várias respostas positivas e negativas à
mudança climática
- aumento da temperatura fazem com que os mo
decomponham os resíduos mais rapidamente
- O degelo pode está trazendo de volta vida de formas
virulentas
- o aumento da agropecuária tem aumentado a produção de
CH4 produzidos pelos mo que vivem no estomago de animais ruminantes(ovelhas, gado, búfalo,camelos, etc)
-CH4 absorve 20% a mais de calor do que CO2
- Produção de vacinas para reduzir a emissão de CH4
- Aumento de temperatura aumentam as areas biogeograficas de micro infecciosos: malária, dengue, febre
amarela, viroses.
- Areas de tundra e árticos estão com temperaturas elevadas, |^ aumentando a produção de CH4, muito mais
nocivos que CO2 como gás de efeito estufa.
Micro-organismo e as soluções
- Fertilizar os oceanos com Fe para aumentar as populações de algas (fitoplâncton) e outros microrganismos
como Prochlorococcus e Synechococcus que absorvem quantidades enormes de CO2
- Prochlorococcus e Synechococcus (cianobactérias) absorvem cerca de 700 bilhões de toneladas de CO2 por ano,
o que é 2/3 de todo o CO2 fixado anualmente nos oceanos
- Utilização de certos microrganismos para a extração de biocombustíveis
-Utilização de microrganismos geneticamente modificados para aumentar a produtividade de plantas para
extração de óleo (biocombustíveis)
-Utilização de celulose (hemicelulose) para produzir etanol
-Sulfolobus solfatarius - archaea/Trichonympha sp. - protozoário//Trichoderma reesei - fungo
CICLO DO NITROGÊNIO
-O Nitrogênio compõe ± 80% dos gases da atmosfera
-Está presente em aminoácidos, proteínas, ácidos nucléicos (DNA, RNA), clorofila, etc.
-Fixação do N2 atmosférico é necessária para que o mesmo possa ser utilizado
-Fixação biológica (grande maioria), via queimadas, lava ou via raios, antrópica (Haber-Bosch)
-Formas quimicamente disponíveis de N: amônio (NH4+), nitrato (NO3-), e uréia ((NH2)2CO)
-Elemento versátil que pode ser encontrado na forma orgânica e inorgânica
-5 processos principais ciclam N:
-Fixação (biológica ou não)
-Absorção ou assimilação (microbiana)
-Mineralização ou amonificação (decomposição)
-Nitrificação
-Denitrificação
-Os microrganismos (notadamente bactérias) têm um papel fundamental na ciclagem do N
-Bactérias de vida livre
-Bactérias simbióticas
FIXAÇÃO DO NITROGÊNIO
- N2 e NH3
- Única forma que os organismos conseguem obter N da atmosfera
-Simbioentes como rizóbios+plantas, Frankias+Alnus: N em troca por carboidratos e ambiente favorável
ABSORÇÃO OU ASSIMILAÇÃO DO N
-NH3+ N orgânico
-NH3+ é rapidamente incorporado em proteínas e outros compostos nitrogenados orgânicos pelas plantas ou organismos
do solo
-Consumidores no topo da cadeia alimentar usam esse nitrogênio fixado
MINERALIZAÇÃO OU AMONONIFICAÇÃO DO N
-NH3+ N orgânico
-NH3+ é rapidamente incorporado em proteínas e outros compostos nitrogenados orgânicos pelas plantas ou organismos
do solo
-Consumidores no topo da cadeia alimentar usam esse nitrogênio fixado
NITRIFICAÇÃO
DENITRIFICAÇÃO
-NO3- NO2- NO N2O N2
-Processo anaeróbio feito por bactérias denitrificadoras
-N2O é um gás de efeito estufa
-Esta é a única transformação que remove N dos ecossistemas (irreversível) e faz o balanço do ciclo do N.
EFEITOS NOCIVOS DA DEPOSIÇÃO DO NITROGÊNIO
-NO3- NO2- NO N2O N2
-Processo anaeróbio feito por bactérias denitrificadoras
-N2O é um gás de efeito estufa
-Esta é a única transformação que remove N dos ecossistemas (irreversível) e faz o balanço do ciclo do N
-Altas concentrações de N nos rios causam eutrofização, reduzindo a diversidade dos ecossistemas aquáticos
-Pode participar de uma maior captura e fixação de C, mas devido ao efeito negativo da alta concentração de N (citado
acima), é provável que isso não aconteça
MICROBIOLOGIA DA ÁGUA
- 95,1% água salgada, imprópria para o consumo
- dos 4,9% restantes, 4,1% estão na forma de geleiras e somente 0,147% estão aptos para consumo.
- Atualmente 29 países não possuem água doce para toda a população.
O meio aquático:nutrientes diluídos // baixa diversidade de microrganismos
A presença de matéria orgânica: aumenta a atividade microbiana com aumento das populações microbianas devido ao
aumento da carga orgânica = eutrofização
carga orgânica + micro = eutrofização
EUTROFIZAÇÃO : Fenômeno causado pelo excesso de nutrientes (compostos químicos ricos em fósforo ou nitrogênio)
numa massa de água, provocando um aumento excessivo de organismos aquáticos primários, com consequente redução
do oxigênio dissolvido, causando morte e decomposição de organismos, que leva à alteração do ecossistema aquático•Microrganismos podem: mudar a composição química da água/ Fornecer nutrientes para outros organismos aquáticos
»CICLOS DA MATÉRIA
•representar um grande risco para a saúde humana e animal »PATÓGENOS
•Temperatura → superfície:»varia de 0ºC, nos polos, a 40ºC, nos trópicos → sob a superfície: »90% do ambiente marinho
está a 5ºC » PSICRÓFILOS
•mas, nas fendas oceânicas→ TERMÓFILOS E HIPERTERMÓFILOS → Pyrodictium occultum (ótimo 105ºC)
•Dependente de luz -> a vida na água depende, direta ou indiretamente, dos produtos da fotossíntese >> algas e
cianobactérias são os principais microrganismos fotossintetizantes encontrados na maioria dos ambientes aquáticos,
ficando limitados às regiões superficiais
•Turbidez → material suspenso:partículas minerais: erosão das rochas, solo // matéria orgânica: tecidos vegetais e animais
// microrganismos suspensos
–matéria orgânica → superfície de adesão dos microrganismos >> fonte de nutrientes TURBIDEZ x LUZ
EFEITO DA PRESSÃO : • funcionamento das enzimas → estratégias especiais de dobramento
• transporte de membrana → Ácidos graxos insaturados nos lipídeos
•Presença de estruturas como isoprenos/isoterpenos (CH2=C(CH3)CH=CH2) das membranas
pH: –microrganismos aquáticos: 6,5 - 8,5/Oceanos: 7,5 - 8,5/organismos marinhos: 7,2 - 7,6/lagos e rios: variação ampla
•Nutrientes >>•orgânicos e inorgânicos → nitratos e fosfatos: »algas eutrofização O2 crescimento de outros organismos
•carga de nutrientes: quantidade de nutrientes -->águas próximas à praia: variável (esgotos)
–águas de mar aberto: estável e baixa»baixo fitoplâncton (baixo N e Fe)»baixa atividade heterotrófica »atividade
fotossintetizante: cianobactérias
•efluentes industriais: presença de antimicrobianos »alguns microrganismos convertem tais substâncias em formas
menos nocivas: Pseudomonas spp.: metil mercúrio mercúrio (volátil)
Indicador ideal de qualidade sanitária
•útil para todos os tipos de água
•sempre presente nos lugares onde estão os patógenos entéricos
•sobreviver na água mais tempo que os patógenos entérico
•o teste de detecção deve ser específico e sensível
•o teste de detecção deve ser de fácil execução
•o indicador deve ser não patogênico (nem sempre)
•o nível do indicador na água contaminada deve ser proporcional ao grau de poluição fecal
•Análise bacteriológica da água-> Metodologia de filtragem e plaqueamento/Metodologia de incubação com kits
específicos=•Presença de coliformes totais: hidrólise ONPG, •Presença de E. coli: hidrólise MUG /Metodologia de
cultivo:•teste presuntivo•teste confirmativo•teste completo
MICROBIOLOGIA DE ALIMENTOS
- Alimentos como meio de crescimento para microrganismos→ Processo de deterioração/ disseminação de
infecções/intoxicações/produçao de alimentos/ conservação de alimentos
Frutos: Leveduras na casca das uvas-fermentação para fabricação do vinho/pH 2,3-5,0 -baixa incidência de bactérias
Carnes:Corte e manuseio - bactérias proteolíticas, lipolíticas, fungos/Ocasionalmente patógenos: Clostridium perfringens,
Staphylococcus aureus
Leite:Microbiota característica do ambiente/Bactérias como Pseudomonas, bactérias do ácido lático, leveduras,
coliformes, bactérias esporulantes/Infecções: Mastite (Staphylococcus e Streptococcus)/ Outros patógenos:
Mycobacterium, Brucella, Salmonella, Coxiella
PRINCIPAIS PROCESSOS DE DETERIORAÇÃO DE ALIMENTOS POR MO
Ranço:Alimentos ricos em gordura/Microrganismos lipolíticos, principalmente bactérias/Quebra das gorduras
ácidos graxos glicerol
Putrefação: Alimentos ricos em proteínas (p. ex. carnes)/Bactérias proteolíticas/Proteínas putrescina, cadaverina, H2S,
NH3
Azedamento e coagulação:Leite/Bactérias do ácido lático/Lactose ácido lático + outros ácidos
Mudanças devido às reações químicas decorrentes da atividade metabólica dos microrganismos:
* O tipo de deterioração depende:- tipo de alimento- microrganismo envolvido - número de microrganismos presentes
A deterioração inclui mudanças→Na qualidade organoléptica, Cor,Odor,Textura,Sabor,Brilho,No valor nutricional,No
apelo estético
O que causa a deterioração→Microrganismos,A ação das enzimas contidas nos alimentos,A infestação por insetos,
parasitas e roedores,Temperaturas inapropriadas para a conservação,Ganho ou perda de umidade: pressão
hidrostática,Reação com o O2,Luz,Estresse físico ou abuso,Tempo
Secagem: sol, câmaras, liofilização * alimentos perdem água, provocando a inibição do crescimento (metabolismo
inibido)
Concentração: aumento da concentração de solutos→ * aumento da pressão osmótica
- adição de açúcar: doces, geléias - concentração: leite condensado, frutas secas - adição de sal: carnes, peixes, vegetais
- defumação
ACIDIFICAÇÃO:diminuição do pH do alimento-> ácido acético: picles- ácido lático: leite fermentado, iogurte,
chucrute
ADITIVOS:Microbicidas x microbiostáticos → * inorgânicos:- H2S, NO3-, NO2-
* orgânicos: - ácido ascórbico: laticínios, sucos - benzoato de sódio: refrigerantes - propionato de cálcio: pães
CALOR: pasteurização// esterilização
MICORGANISMOS NA PRODUÇÃO DE ALIMENTOS: fermentação de produtos lacteos e carnes/ produção de pães/
bebidas alcoolicas// vinagre/ vegetais fermentados
DOENÇAS TRANSMITIDAS POR ALIMENTOS: * intoxicações- microrganismo ausente nos tecidos- ingestão da toxina
ativa
* infecções→ - microrganismo presente nos tecidos - ingestão do alimento contaminado pelo patógeno
1- Intoxicação estafilocócica: Contaminação do alimento: pelo manipulador, seguida pela
multiplicação da bactéria no alimento não refrigerado
Sintomas: náusea e vômitos que podem ser seguidos de diarréia e dores de cabeça
Toxinas: enterotoxinas A, B, C 1, C2, C3, D e E
2- Clostridium perfringens: Carnes, aves e peixes crús ou cozidos, principalmente quando
processados em grandes volume// Contaminação do alimento: água e solo//Toxinas: enterotoxina produzida quando a
bactéria esporula no intestino, após ser ingerida com o alimento// Sintomas: alteração da permeabilidade das células
epiteliais do intestino, produzindo sintomas de gastroenterites, câimbras intestinais e diarréia, náuseas, vômitos.
3.BOTULISMO:Carnes, vegetais enlatados, peixes defumados, alimentos embutidos /Contaminação do alimento:
água e solo Toxinas: exotoxina sensível ao calor (80 ºC/10 min). Sintomas: a toxina liga-se às membranas
pré-sinápticas nos neurônios motores na junção neuro-muscular, bloqueando a liberação de acetilcolina, impedindo
a contração do músculo.
INFECÇÕES :
1- Salmonela, febre tifóide e febre paratíficas: Carnes, tortas de carnes, salsichas, aves, ovos, leite e
laticínios, chocolates, produtos à base de ovos crús ou mal conservados /Contaminação: manuseio por indivíduos
portadores,água contaminada/ Sintomas: dores de cabeça, dores abdominais, calafrios,
vômito e diarréia, seguidos por febre prolongada
2-Escherichia coli/ Bastonestes gram negativos, facultativos/ Alimentos crús ou mal cozidos, particularmente carnes
moídas processadas em grande escala, ou água/ Contaminação: carcaças dos animais abatidos// Sintomas: diarréia
com sangue nas fezes
3- . Infecção por Campilobacter: Aves, porcos, mariscos crús, todas as carcaças de frango e peru
contêm C. jejuni //Contaminação: água, animais domésticos // Sintomas: febre alta, náuseas, câimbras
abdominais e fezes aquosas com sangue C. fetus: aborto espontâneo em vacas e ovelhas
AGENTES DE CONTROLES DE MICROORGANISMO
. Quais os principais fatores limitantes para o crescimento microbiano?
- Temperatura
- pH
- Disponibilidade de H2O
- Disponibilidade de O2
Condições que Afetam a Atividade de um Agente de Controle Microbiano
* tamanho da população * intensidade ou concentração do agente * tempo de exposição * temperatura do ambiente
* natureza do meio: umidade, pH… * tipo de microrganismo
Tipos de Agentes de Controle e Mecanismo de Ação
-Controle antimicrobiano por agentes físicos → Calor úmido!
* desnaturação de proteínas e enzimas
a) Água fervente (100 ºC) - células vegetativas x esporos
b) Sob pressão (autoclavagem) – 121 °C a 1,1 kg/cm - rápido aquecimento - grande penetraçãoc) Pasteurização 1860: Louis Pasteur/vinho → 62,8 ºC/30 min ou 72 ºC/15 s
→ Calor Seco * Oxidação dos constituintes orgânicos * Menor eficiência que o calor úmido
a) incineração: eliminação de contaminantes e cadáveres, esterilização da alça de platina
b) forno de Pasteur * 160 ºC durante 2 h
Baixas Temperaturas * preservação de alimentos, drogas * inibição das reações metabólicas * formação de cristais de
gelo (congelamento) * redução da água disponível
→ Radiação * Energia eletromagnética: raios cósmicos a ondas de rádio
a) ionizante: radiação eletromagnética com energia suficiente para produzir íons e outras espécies moleculares reativas, a
partir das moléculas com as quais as partículas radioativas colidem
raios cósmicos a ondas de rádio a)ionizante: raios gama, raios-X, feixes de elétrons: *ionização das moléculas: ex. H2O
OH* (hidroxil) + e- + H*
poderosos oxidantes * alto poder de penetração
b) não ionizante: * luz ultravioleta: 136 a 400 nm (** 260 nm) * excita os elétrons produzindo vários tipos de
reação: DNA (mais afetado) - dímeros de pirimidina * baixo poder de penetração
→ Filtração * Chamberland (1884): primeiro filtro bacteriológico de porcelana para água * Modernos: membranas de
ésteres de celulose - poros uniformes - diâmetro variável - descartáveis
* ex. filtros HEPA (high efficiency particulate air): acetato de celulose dobrado ao redor de folhas de alumínio - retém 99%
da matéria particulada
→ Filtros Microbiológicos : Filtro de profundidade, Membrana Filtrante, Filtro Nucleoporo
-Controle antimicrobiano por agentes químicos→ Esterelizantes
a) Óxido de etileno * ativo contra células vegetativas e endósporos * alta penetração, mas necessita longa exposição *
líquido abaixo de 10,8ºC, acima disso é um gás * inativação das proteínas com H lábil (-SH, -NH)
b) Alquilantes (alquilação de proteínas: cross-link) – transferência de um grupo alquila - radical livre, etc.
* β-propionolactona * Glutaraldeído * Formaldeído (formol)
→ Desinfetantes a) Fenóis (ácido carbólico): primeiro agente químico usado para o controle microbiano - altera a
estrutura de proteínas → coagulação
•Joseph Lister (1865): agente antisséptico efetivo em hospitais
a) 0.5 – 1.0% - antisséptico b) 5% – desinfetante c) 89% – cauterizante
b) Álcoois* Etílico a 60-85%: mata células vegetativas * Metanol: mais eficiente porém muito tóxico
* Desnaturam proteínas * Dissolvem os lipídeos da membrana
c) Halogênios: iodo, cloro, bromo
* iodo e compostos relacionados: agentes oxidantes, combinam-se com a tirosina, inativando proteínas
* cloro: formação de ácido hipocloroso liberando radicais de oxigênio
d) Metais pesados: chumbo, zinco, prata, cobre, mercúrio
* combinam-se com proteínas, provocando sua inativação
Detergentes * desnaturação das membranas- Aniônicos:
Ozônio (desinfecção da água – O3)a) VANTAGEM: microbicida sem contaminantes
b) DESVANTAGEM: custo oneroso, sem atividade residual
-Controle antimicrobiano utilizados in vivo
A maioria dos agentes físicos é muito drástica e a maioria dos agentes químicos é muito tóxica para uso interno em
humanos
- Mesmo antissépticos moderados podem ser aplicados somente sobre a pele
- Diferentes tipos de fármacos antimicrobianos são produzidos continuamente pela indústria farmacêutica
- Os fármacos antimicrobianos são classificados de acordo:
○ estrutura molecular
○ mecanismo de ação
○ espectro de atividade antimicrobiana
- Categorias de fármacos antimicrobianos: Agentes sintéticos Antibióticos
. Fármacos antimicrobianos sintéticos Salvarsan
•primeiro agente quimioterápico: composto orgânico com arsênio/uso do arsênio para tratamento da sífilis: até 1900
(muito tóxico) / Paul Erlich - Prêmio Nobel 1908/As: altera sitio ativo de enzimas/interrompe a produção de
ATP/desestrutura a fosforilação oxidativa, afetando a redução do NAD+/a nível de ciclo do ácido cítrico (Krebs) inibe ácidos
lipóicos, que são cofatores da piruvato desidrogenase/aumenta a produção de H2O2
Fármacos antimicrobianos sintéticos Sulfonamidas:Sulfas: bloqueiam a síntese do ácido fólico (efetivo somente contra
bactérias) //Gerard Domagk (Sulfanilamida): análogo estrutural do PABA (ác. p-aminobenzóico) – coenzima para
formação de ác. tetrafólico, precursor da vitamina ácido fólico, que por sua vez é precursora de aminoácidos e ácidos
nucleicos
Principais agentes antimicrobianos de Procariotos
Antibióticos β-lactâmicos:
* Principais representantes: penicilinas e cefalosporinas
* 50% dos antibióticos produzidos mundialmente
* Produtores: Penicillium chrysogenum: penicilina
Acremonium spp.: cefalosporina
* Inibem a síntese de peptidoglicano (transpeptidação)
* Provocam a liberação de autolisinas: digestão da
parede já existente
* Espectro: ativos contra bactérias Gram positivas
* Aparecimento de resistência: produção de β-lactamases
Antibióticos Aminoglicosídeos: * Aminoaçúcares unidos por ligações glicosídicas * Principal representante:
Estreptomicina (produzida por Streptomyces griseus)/ Ação: inibição da síntese de proteínas (ligação com a subunidade
30S)/ Espectro: ativos contra G- e G+, usados clinicamente contra Gram negativos/ Rápido aparecimento de cepas
resistentes/Apenas 3% do total de antibióticos produzidos
Antibióticos Macrolídeos: Grande anel lactona conectado com açúcares* Principal representante: Eritromicina
(produzida por Streptomyces erythreus)* Ação: inibição da síntese de proteínas - combina-se com a subunidade 50S
ribossomal* Ativos contra bactérias Gram + e Gram - * Usado em substituição à penicilina para
pacientes alérgicos
Mecanismos de Ação de Alguns dos Principais Agentes Antimicrobianos de Procariotos
* Principais alvos:- Parede celular - Membrana plasmática- Processos biossintéticos: síntese de proteínas síntese de ác.
nucléicos
→ Fármacos Antifúngicos :Apresentam problemas para o desenvolvimento de quimioterápicos//Muitos fármacos
antifúngicos podem ser utilizados apenas em aplicações tópicas //Alguns apresentam toxicidade seletiva: afetam
estruturas ou processos metabólicos específicos dos fungos //Principais representantes: Polienos (Streptomyces nodosus;
S. nursei) Azóis (fármacos sintéticos) Alilaminas
→ Fármacos Antivírais Controle de vírus
* a condição de parasita intracelular obrigatório
- íntima ligação com as funções da célula hospedeira
- dificuldade de controle pela rápida variação genética
a) Análogos de Nucleosídeos* AZT (Zidovudine): análogo estrutural da timidina - bloqueia a síntese de DNA intermediário
dos retrovírus (bloqueia a transcriptase reversa)* Aciclovir: inibe o alongamento do ácido nucleico viral
b) Neviparina: liga-se à transcriptase reversa, inibindo sua ação
c) Rifamicina: inibe a RNA polimerase
Interferon (citocina): substâncias antivirais produzidas por células animais que impedem a multiplicação viral
* específicos para cada tipo de célula e não de vírus/eficientes para vírus de baixa virulência sua produção é induzida pela
presença do vírus, pelo ácido nucleico viral ou pelo vírus inativado por radiação
MICRORGANISMO E BIOTECNOLOGIA
Microrganismos como elementos-chave
em processos biotecnológicos
Microbiologia industrial = otimização de certas reações para produção de compostos de interesse
Biotecnologia = microrganismos normalmente geneticamente modificados visando a produção
de produtos que normalmente eles não são capazes de produzir
2.1. Principais organismos /Fungos = leveduras e filamentosos =Actinobacterias = Streptomyces
2.2. Características dos microrganismos empregados em processos biotecnológicos:
* Crescer in vitro* Crescer em larga escala* Não ser fastidioso* Crescer mesmo em condições subótimas
* Ser de fácil manutenção* Não ser patogênico* Ser facilmente manipulável e geneticamente estável
2.3. Produtos =As próprias células microbianas: alimentos ou agentes imunizantes (leveduras) //Moléculas de alto
PM: enzimas (glicose isomerase – xaropes)//Produtos metabólitos primários (produzidos durante a fase exponencial
de crescimento): p. ex. vitaminas //Produtos metabólitos secundários (produzidos durantea fase final de
crescimento): ex. antibióticos, esteróides, alcalóides, etc. //Produção de químicos especiais: aspartame, etc.
//Compostos químicos de conveniência: etanol, ácido cítrico, etc.
2.4. Processos -> Produção de fármacos: antibióticos, esteróides, insulina >>Produção de químicos valiosos:
solventes, enzimaS >>Produção de suplementos alimentares: probióticos, etc. >> Produção de bebidas alcoólicas:
cerveja, vinho, destilados, etc >> Produção de vacinas (principalmente antivirais) >> Controle biológico de pragas e
doenças: B. thuringiensis, Beauveria, etc. >> Uso de microrganismos na mineração e na indústria do petróleo
>> Biorremediação/fertilidade dos solos: micorrizas, FBN, etc.
3.1. Leveduras como alimento e suplemento alimentar//A grande maioria Saccharomyces cerevisa Produzidas em
tanques de fermentação (40 a 200 mil litros) // Levedura ativa desidratada: fermentos //Levedura nutricional (morta e
seca): rica em vitamina B e proteínas
3.2. Microrganismos na produção de vinhos Leveduras selvagens e leveduras cultivadas (S. ellipsoideus)
>>Fermentadores de até 200 mil litros (carvalho, cimento, pedra, vidro >> Vinho branco, tinto e rose >>Sulfitos
(Na2S2O5) para eliminar leveduras selvagens que podem conferir sabores indesejáveis ao produto >> Fermentação
malolática (ácido málico) com produção de ácido lático, diacetil e acetoína que dão sabor amanteigado ao produto:
Lactobacillus // Pediococcu // Oenococcus Enterococcus
3.3. Microrganismos na produção de cervejas // A partir de grãos maltados: grãos de cevada germinados (enzimas que
digerem o amido convertendo-o em açúcar – Rhizopus ou germinação) >>Maceração dos grãos>> Cozimento:
desativar enzimas, proteínas e aminoácidos (1 hora a 65-67 ºC)>> Adição de lúpulo (aromatizante e antimicrobiano)
>> Fervura para liberar ação do lúpulo e término da coagulação de proteínas>>Filtragem>Resfriamento
>>Fermentação: alta fermentação: leveduras em todo o mosto (ales) – S. cerevisae >> baixa fermentação: no fundo
do tanque (cervejas claras) – S. carlsbergensis Filtragem
3.4. Microrganismos na produção de bebidas alcoólicas destiladas >>Aquecimento de líquido fermentado com
volatilização do álcool = álcool condensado via destilação >> Qualquer produto fermentado pode ser destilado,
gerando produtos distintos: Uisque: destilado de bebidas maltadas /Conhaque: destilado de vinho/ Rum: destilado
de melaço/ Vodca: destilado de grãos ou batata/ Gim: destilado de grãos de junípero /Envelhecimento remove certos
compostos da fermentação (saboresindesejados) e confere colorações aos destilados
. Microrganismos na produção de vinagre; Álcool etílico ácido acético >>Acetobacter e Gluconobacter>>A partir de
qualquer produto que tenha etanol: vinho, cerveja, arroz, maçã>>Usado como conservante: carnes, picles, etc.>>O
processo é dependente de O2
Existem vários técnicas:Tonel aberto: vinho exposto ao ar (camada limosa de bactérias nA superfície do substrato),
pouco eficiente >>Gotejamento: gotejamento do líquido alcoólico em substratos como madeira>> Borbulhamento:
fermentação submersa com aeração
4.1. Microrganismos na produção de etanol >>50 bilhões de litros produzidos anualmente>>Milho, cana-de-açúcar,
trigo, beterraba, cavacos de madeira, etc.
7.1. Antibióticos: Isolamento das estirpes, Testes de eficácia e ausência de toxicidade ,Seleção das estirpes mais
produtivas,Modificação genética (algumas vezes necessária) ,Produção em fermentadores Extração dos compostos
antimicrobianos: Utilização de solventes orgânicos para extração,Adsorção em superfícies inócuas,Precipitação
química,Purificação
Testes continuados para busca de estirpes cada vez mais eficientes
7.2. Enzimas Catalisadores: aceleram atividades bioquímicaS,Utilizadas como suplementos nutricionais, Produzidas
por fungos e bactérias> Exemplos: Amilases: adesivos, sucos, detergentes, Invertases (glicose a frutose): cremes,
xaropes (refrigerantes) Proteases: couro, seda, detergentes,Pectinases: sucos
Vitaminas e aminoácidos:Na indústria farmacêutica, Como suplementos nutricionais, Na indústria alimentícia
7.3.1. Vitaminas: A maioria é produzida quimicamente, mas muitas são muito complexas e portanto produzidas
apenas por microrganismos//Principais: B12: Sintetizada exclusivamente por microrganismos, Essencial a todos os
animais, Essencial no sangue (hemácias), Não é produzida por plantas (vegetarianos), Propionibacterium e
Pseudomonas>>Riboflavina: bactérias e fungos (Ashbya gossypii)
7.3. Vitaminas e aminoácidos: Na indústria farmacêutica, Como suplementos nutricionais. Na indústria alimentícia
7.3.1. Aminoácidos>> Acido glutâmico: glutamato monossódico – intensificador de sabor produzido por
Corynebacterium glutamicum>> Acido aspártico>> Fenilalanina
7.4. Esteróides e outras biotransformações: Hormônios animais// Utilizados como fármacos/Corticosteróides:
reduzem inflamações, artrites, etc./Estrógenos e androgênicos: usados na fertilidade humana e ganho de massa
muscular/Cortisona e hidrocortisona: usados no controle de pruridos subcutâneos>>Podem ser produzidos
quimicamente, mas normalmente, pela dificuldade de síntese, tem pelo menos uma etapa microbiana =
biotransformação//Produtos produzidos por células geneticamente modificadas* área da biotecnologia de maior
crescimento
8.1. Insulina humana - 1º biofármaco produzido pela engenharia genética >>1982 - produção nos EUA pela Eli Lilly &
Co. Microrganismo produtor: Escherichia coli com o gene humano para produção de insulina
8.2. Vacina contra hepatite B (HBV) - 1982>Vírus não cultivável em laboratório>Proteína viral HBsAgs
(antígeno)>Microrganismo: Saccharomyces cerevisiae com o gene para a proteína
8.3. Hormônio do crescimento humano - somatotropina >>1982 - E. coli recombinante com o gene
7.4. Vacinas>>Vacinas de DNA: porções especificas do genoma do patógeno ou genes que codificam proteínas
imunogênicas //Estes são clonadas em vetor plasmidial ou viral/Injeção destes no animal/A tradução leva à produção
de proteínas de imunoresistência/Resposta imune pela proteína codificada Exemplos: Vacina de HIV/Vacina de
hepatite B/Vacina contra cânceres
* Redução das reservas mundiais* Exploração de minérios de baixa qualidade* Poluição causada pelos métodos
tradicionais de extração uso de microrganismos mineradores ácidos oxidação do minério precipitação>>Soja, milho,
algodão transgênicos resistentes a insetos e herbicidas>>Transgenia para aumentar o valor nutritivo de certos
alimentos >>Transgenia para a produção de compostos de interesse farmacêutico: interferon (proteínas de
proteção), anticorpos (planticorpos)>>Vírus do tabaco e tomate modificado contendo proteínas de superfície no
controle do plasmódio causador da malária = vacinas comestíveis