441052-APLICAÇÕES_DA_MICROBIOLOGIA_EM_ÁREAS_DIVERSAS

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APLICAÇÕES DA MICROBIOLOGIA EM ÁREAS DIVERSAS 
 
 
MICROBIOLOGIA APLICADA 
 
A engenharia genética é um exemplo de como os campos da microbiologia básica e aplicada podem se 
sobrepor. A engenharia genética é considerada principalmente um campo da microbiologia aplicada (ou 
seja, a exploração de microrganismos para um produto ou uso específico). Os métodos usados na 
engenharia genética foram desenvolvidos na pesquisa básica de genética microbiana. Por outro lado, os 
métodos usados e aperfeiçoados para a microbiologia aplicada podem se tornar ferramentas para a 
microbiologia básica. A microbiologia aplicada pode, entretanto, ser dividida nas seguintes categorias: 
 
 
MICROBIOLOGIA DO SOLO 
 
Por mais que o solo “morto” possa parecer, na verdade ele está repleto de milhões ou bilhões de células 
microbianas por grama, dependendo da fertilidade do solo e do ambiente. Vegetação morta, resíduos 
humanos e animais e animais mortos são depositados no solo ou sobre ele. Com o tempo, todos eles se 
decompõem em substâncias que contribuem para o solo, e os micróbios são os grandes responsáveis por 
essas transformações. 
 
Dois grandes microbiologistas de solo pioneiros foram Martinus W. Beijerinck (1851–1931), um alemão, 
e Sergey N. Winogradsky (1856–1953), um russo. Esses pesquisadores isolaram e identificaram novos 
tipos de bactérias do solo, principalmente bactérias autotróficas, que usam produtos químicos 
inorgânicos como nutrientes e fonte de energia. A relação entre leguminosas e bactérias nos nódulos das 
raízes das leguminosas foi descoberta por outros cientistas em 1888. Os nódulos contêm um grande 
número de bactérias (Rhizobium) que são capazes de fixar o nitrogênio atmosférico em compostos que 
podem ser usados pelas plantas. 
 
A ecologia do solo fértil consiste em raízes de plantas, animais como roedores, insetos e vermes e uma 
coleção de microrganismos, vírus, bactérias, algas, fungos e protozoários. O papel desta flora microbiana 
pode ser convenientemente expresso nos ciclos naturais da Terra. No ciclo do nitrogênio, por exemplo, 
os microrganismos capturam o gás nitrogênio da atmosfera e o convertem em uma forma combinada de 
nitrogênio que as plantas podem usar como nutriente; a planta sintetiza compostos de nitrogênio 
orgânico que são consumidos por humanos e animais; os compostos de nitrogênio consumidos 
eventualmente chegam ao solo; os microrganismos completam o ciclo decompondo esses compostos de 
volta ao nitrogênio atmosférico e a moléculas inorgânicas simples que podem ser usadas pelas plantas. 
Em ciclos semelhantes para outros elementos, como carbono, enxofre e fósforo, os microrganismos 
desempenham um papel; isso os torna essenciais para manter a vida na Terra. 
 
 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO 
CAMPUS IPOJUCA 
CURSO: TÉCNICO EM QUÍMICA 
DISCIPLINA: MICROBIOLOGIA APLICADA 
PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA 
SEMESTRE: 2020.2 
 
 
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MICROBIOLOGIA DE SUPRIMENTOS DE ÁGUA, ÁGUAS RESIDUÁRIAS E OUTROS AMBIENTES AQUÁTICOS 
 
Muito antes do estabelecimento da microbiologia como ciência, suspeitava-se que a água era um 
transportador de organismos produtores de doenças. Mas foi só em 1854, quando se comprovou que 
uma epidemia de cólera teve sua origem em água poluída, que a água contaminada foi considerada mais 
seriamente uma fonte de doença. Desde então, tem havido pesquisas contínuas sobre a microbiologia do 
abastecimento público de água, incluindo o desenvolvimento de procedimentos laboratoriais para 
determinar se a água é potável ou segura para o consumo humano. Ao mesmo tempo, surgiram 
procedimentos de purificação para esses suprimentos. 
Um procedimento laboratorial altamente padronizado e rotineiro para determinar a potabilidade da água 
é baseado na detecção da presença ou ausência da bactéria Escherichia coli. E. coli é um habitante 
anormal do trato intestinal de humanos; sua presença na água indica que a água está poluída com dejetos 
intestinais e pode conter organismos produtores de doenças. 
 
As principais operações empregadas em uma estação de purificação de água municipal são sedimentação, 
filtração e cloração. Cada uma dessas operações remove ou mata microrganismos, e a qualidade 
microbiológica da água tratada é monitorada em intervalos frequentes. O abastecimento de água usado 
de uma comunidade, comumente referido como esgoto, é microbiologicamente significativo de duas 
maneiras. Em primeiro lugar, o esgoto é um portador potencial de microrganismos patogênicos; algumas 
medidas, como a cloração, devem ser implementadas para evitar que esses microrganismos contaminem 
o abastecimento de água potável. Em segundo lugar, as estações de tratamento de esgoto purificam a 
água, explorando as habilidades bioquímicas dos micróbios para metabolizar contaminantes. O esgoto 
bruto é processado em grandes tanques, primeiro para a degradação anaeróbica de substratos complexos 
e, posteriormente, para a oxidação aeróbia de produtos solúveis. Esse tratamento com “lodo ativado” 
depende das condições de incubação que favorecem o crescimento e a atividade metabólica de 
microrganismos adequados. 
 
Outro aspecto da microbiologia da água diz respeito a corpos d'água naturais, como lagoas, lagos, rios e 
oceanos. Os microrganismos aquáticos realizam uma série de transformações bioquímicas e são um 
componente essencial da cadeia alimentar nesses ambientes. Por exemplo, a flora microbiana do mar 
compreende bactérias, algas, fungos e protozoários. Os microrganismos que habitam os ambientes 
aquáticos são chamados coletivamente de plâncton; fitoplâncton refere-se aos micróbios fotossintéticos 
(principalmente algas), enquanto os protozoários e outros pequenos animais são zooplâncton. O 
fitoplâncton é responsável por converter a energia solar em energia química - os componentes das células 
do plâncton que servem como alimento para a vida aquática superior. A magnitude desse processo pode 
ser avaliada por cálculos que indicam que são necessárias 1.000 toneladas de fitoplâncton para suportar 
o crescimento de uma tonelada de peixes. 
 
Grandes populações de arqueias vivem em cristas vulcânicas 2.600 metros abaixo da superfície do oceano 
em áreas imediatamente ao redor das fontes hidrotermais (fontes termais profundas). As aberturas 
expelem água superaquecida (350°C) que contém sulfeto de hidrogênio (H2S); a água ao redor das 
aberturas tem uma faixa de temperatura de 10–20°C. Muitas bactérias se concentram nesta região devido 
à disponibilidade de H2S, que podem usar como energia. A abundância de vida animal que também habita 
essa região é completamente dependente dos microrganismos para se alimentar. 
 
Há um interesse crescente em outros aspectos ecológicos da microbiologia aquática, como o papel dos 
microrganismos no aquecimento global e na produção de oxigênio. Abordagens experimentais estão 
sendo desenvolvidas para estudar a complexa biologia e ecologia de biofilmes e tapetes microbianos. 
Essas associações de microrganismos e seus produtos, embora potencialmente úteis de várias maneiras, 
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são complexas. Em muitos casos, a flora microbiana envolvida deve às vezes ser estudada em seu 
ambiente natural, porque o ambiente não pode ser reproduzido em laboratório. 
 
MICROBIOLOGIA ALIMENTAR 
 
Os microrganismos são de grande importância para os alimentos pelos seguintes motivos: (1) os 
microrganismos podem causar a deterioração dos alimentos, (2) os microrganismos são usados para 
fabricar uma grande variedade de produtos alimentícios e (3) as doenças microbianas podem ser 
transmitidas pelos alimentos. 
 
A deterioração dos alimentos 
Os alimentos podem ser considerados um meio para o crescimento microbiano. Considerando a vasta 
gama de fontes, substâncias e métodos com os quais os alimentos são produzidos, praticamente todo 
tipo de roupão é um contaminante potencial. Se tiverem a chance de crescer,os micróbios produzirão 
mudanças na aparência, no sabor, no odor e em outras qualidades do alimento. As mudanças variam de 
acordo com o tipo de alimento degradado, mas podem ser resumidas examinando o destino dos principais 
nutrientes encontrados nos alimentos: proteínas, carboidratos e gorduras. 
Alimentos que contêm proteínas, principalmente carnes, são putrefatos por organismos (por exemplo, 
bactérias Proteus, Pseudomonas e Clostridium) que quebram as longas cadeias de peptídeos de proteínas 
em aminoácidos e compostos malcheirosos, como aminas, amônia e sulfeto de hidrogênio (H2S). 
Carboidratos (açúcares e amidos) são fermentados em ácidos (por exemplo, o ácido acético no vinagre), 
álcoois e gases, especialmente dióxido de carbono. Esse processo é responsável pelo estouro de balas de 
chocolate estragadas pelas leveduras. 
Alimentos que contêm gordura, como laticínios, são estragados por micróbios que decompõem os lipídios 
em ácidos graxos e glicerol. Leite rançoso, que pode ser causado por bactérias, fermento ou mofo, é um 
exemplo desse processo. 
Alimentos enlatados inadequadamente também estão sujeitos a deterioração por bactérias, leveduras e 
bolores. Bactérias como o Bacillus e o Clostridium são de particular importância na indústria de conservas 
devido ao alto nível de resistência que seus esporos possuem. Um exemplo de deterioração microbiana 
de alimentos enlatados é a “deterioração de sulfeto” causada por C. nigrificans, em que o conteúdo é 
enegrecido e tem odor de ovo podre. Outro exemplo é chamado de "flat sour” ou “deterioração ácida", 
no qual o produto estragado tem um odor anormal, uma aparência turva e um sabor azedo devido ao seu 
pH reduzido. A refração causada por C. sporogenes pode fazer com que uma lata inche e estoure, 
liberando-se parcialmente conteúdo digerido e um odor pútrido. 
 
Preservação de alimentos 
Todos os métodos de preservação de alimentos são baseados em um ou mais dos seguintes princípios: 
(1) prevenção da contaminação e remoção de microrganismos, (2) inibição do crescimento microbiano e 
do metabolismo e (3) eliminação de microrganismos. A prevenção ou, mais precisamente, a minimização 
da contaminação é alcançada pelo manuseio sanitário de produtos alimentícios crus, inibição do 
crescimento por baixas temperaturas (refrigeração ou congelamento), desidratação por evaporação ou 
por altas concentrações de sal ou açúcar e morte de microrganismos pela aplicação de altas temperaturas 
e, em alguns casos, radiação. 
 
Produtos alimentares de microrganismos 
Itens alimentares importantes produzidos no todo ou em parte pelas atividades bioquímicas dos 
microrganismos incluem picles, chucrute, azeitonas, molho de soja, certos tipos de salsicha, todos os 
queijos não processados, exceto requeijão cremoso, e muitos produtos lácteos fermentados, como 
iogurte e leite acidófilo. Em cada caso, um alimento cru, como pepinos no caso dos picles ou proteína do 
leite no caso dos queijos, é inoculado com microrganismos conhecidos para produzir as mudanças 
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necessárias para um produto desejável. O alimento inicial serve, portanto, como um substrato que sofre 
a ação dos microrganismos durante o período de incubação. Frequentemente, o fabricante usa uma 
“cultura iniciadora ou starter” - uma população comercial de microrganismos já conhecida por produzir 
um bom produto. 
 
MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL E ENGENHARIA GENÉTICA 
 
Muitas substâncias de considerável valor econômico são produtos do metabolismo microbiano. Do ponto 
de vista industrial, o substrato pode ser considerado uma matéria-prima e o microrganismo como a 
“fábrica química” para a conversão da matéria-prima em novos produtos. Se um organismo pode ser 
mostrado para converter matéria-prima barata em um produto útil, pode ser viável para formar essa 
reação em grande escala industrial se as seguintes condições podem ser atendidas: organismo, meio e 
produto. 
O organismo a ser empregado (vírus, bactéria, fermento ou bolor) deve ter capacidade para produzir 
grandes quantidades do produto. Deve ter características relativamente estáveis e a capacidade de 
crescer rápida e vigorosamente, e não deve ser patogênico. 
O meio incluindo o substrato do qual o organismo produz o novo produto, deve ser barato e estar 
prontamente disponível em grandes quantidades. 
O produto deve ser desenvolvido um método viável de recuperação e purificação do produto final 
desejado. As fermentações industriais são realizadas em grandes tanques, alguns com capacidade de 
190.000 litros ou mais. O produto formado pelo metabolismo do microrganismo deve ser removido de 
uma mistura heterogênea que também inclui uma enorme colheita de células microbianas e constituintes 
não utilizados do meio, bem como produtos do metabolismo diferentes daqueles que estão sendo 
procurados. Os produtos tradicionais da microbiologia industrial são antibióticos, bebidas alcoólicas, 
vacinas, vinagre e produtos químicos diversos, como acetona e álcool butílico. 
O desenvolvimento da tecnologia do DNA recombinante, entretanto, tornou possível conceber novos 
produtos virtualmente ilimitados feitos por microrganismos geneticamente modificados. Um exemplo do 
que pode ser alcançado por meio da tecnologia de DNA recombinante é a produção de insulina humana 
por uma cepa de E. coli geneticamente alterada. Ao inserir o gene humano que codifica a insulina na célula 
de E. coli, os biotecnologistas dão a essa bactéria a capacidade de sintetizar o hormônio em escala 
industrial. 
Os avanços científicos que tornaram a engenharia genética uma realidade têm amplas implicações para o 
futuro. Ao introduzir genes estranhos em microrganismos, pode ser possível desenvolver cepas de 
micróbios que ofereçam novas soluções para problemas diversos, como poluição, escassez de alimentos 
e energia e tratamento e controle de doenças. 
 
MICROBIOLOGIA MÉDICA E DE SAÚDE PÚBLICA 
 
Após o estabelecimento da teoria das doenças dos germes em meados da década de 1880 e o 
desenvolvimento de técnicas de laboratório para o isolamento de microrganismos (particularmente 
bactérias), os agentes causadores de muitas doenças comuns foram descobertos em rápida sucessão. 
Algumas doenças comuns e a data da descoberta de seu agente causador ilustram esse ponto: antraz 
(1876), gonorreia (1879), febre tifoide (1880), malária (1880), tuberculose (1882), difteria (1883), cólera 
(1884) e tétano (1884). Alguns dos sucessos mais notáveis da microbiologia médica incluem o 
desenvolvimento de vacinas a partir da década de 1790, antibióticos em meados do século 20 e a 
erradicação global da varíola em 1977. 
Apesar de tantos avanços na identificação e controle de agentes de doenças e no desenvolvimento de 
métodos para seu controle, o mundo ainda enfrenta a ameaça de doenças como a AIDS e a síndrome 
pulmonar por hantavírus (SPH), o ressurgimento de velhos flagelos como tuberculose, cólera e difteria e 
o aumento da resistência dos microrganismos aos antibióticos. 
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PATOLOGIA DAS PLANTAS 
 
As plantas estão sujeitas à infecção por milhares de espécies de organismos muito diversos, a maioria dos 
quais são microrganismos. Esses patógenos vegetais produtores de doenças causam perdas agrícolas 
significativas e incluem vírus, bactérias e organismos semelhantes a micoplasmas e fungos. O estudo das 
doenças das plantas é denominado patologia das plantas. 
 
 
REFERÊNCIA DO TEXTO: TRADUÇÃO DA CITAÇÃO. 
Citation Information: 
Article Title: Microbiology 
Website Name: Encyclopaedia Britannica 
Publisher: Encyclopaedia Britannica, Inc. 
Date Published: 04 December 2020 
URL: https://www.britannica.com/science/microbiology 
Data de acesso: 09 de dezembro de 2020 
 
 
EXERCÍCIOS PROPOSTOS 
 
1. Como podemos dividir a microbiologia alimentar baseando na atuação dos microrganismos? Comente 
e exemplifique a respeito. 
 
2. Quais os principais microrganismos presentes nos solos? Quais assuas importâncias para a fertilidade 
do solo? 
 
3. Construa uma tabela que contemple a microbiologia das águas naturais, tratadas e residuárias. Nesta 
tabela inclua os principais microrganismos comuns e presentes, as metodologias analíticas 
microbiológicas, meios de culturas adequados e legislação aplicada brasileira para a avaliação destas 
amostras. 
 
4. Construa uma tabela que ilustre 10 produtos cotidianos industriais utilizando microrganismos como 
agentes responsáveis (biotecnologia). Mostre os microrganismos, comente sobre suas características e 
explique o tipo de reação bioquímica envolvida na obtenção destes produtos. 
 
5. Em uma análise microbiológica de alimentos, foram preparadas as diluições 10-1, 10-2 e 10-3. De cada 
uma dessas três diluições, foi retirada uma alíquota de 0,1 mL, e cada alíquota foi semeada em uma placa 
de Petri contendo meio de cultura. Após incubação, o resultado na placa 10-1 foi incontável, na placa 10-2 
foi de 325 colônias, e na placa 10-3 foi de 32 colônias. Calcule a quantidade de unidades formadoras de 
colônias por mililitro (UFC/mL) na amostra. Explique a resolução e justificativas. 
 
6. Qual é a diferença dos métodos de contagens no número mais provável (NMP) da qualidade da água e 
da diluição seriada (método de contagem de bactérias de solo ou de alimentos)? Explique detalhado.