MICROBIOLOGIA AMBIENTAL

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Estudo dos microrganismos e suas atividades no 
ambiente para o entendimento: potencial na 
remediação e manutenção da biosfera 
(Produtores, consumidores e decompositores-bac.) 
 
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS 
Suprimento de energia solar: continuamente 
renovado, mas suprimentos de água e elementos 
químicos: fixos – devem ser continuamente reciclados 
 
® Organismos produtores: utilizam energia do sol + 
nutrientes do solo ou água = síntese de substâncias 
para crescer e sustentar outras atividades 
® Consumidores obtêm nutrientes através da 
ingestão dos produtores ou outros consumidores 
® Organismos decompositores: obtêm energia 
através da digestão de corpos mortos ou de dejetos 
de produtores e consumidores 
® Decompositores liberam substâncias que os 
produtores podem utilizar como nutrientes 
® Reciclam elementos revoáveis e não renováveis 
 
Ciclo do carbono CO2 
Þ Fotossíntese ou quimiossíntese 
Þ Compostos de C se depositam na turfa, no 
Þ carvão e no petróleo e são liberados durante a 
queima 
Þ CO2 (pequena parcela) atmosférico provem da 
atividade vulcânica e da erosão de rochas 
Þ Oceanos e rochas de carbonato são os maiores 
reservatórios de C, mas a reciclagem é lenta 
Þ Maioria do C encontrado nos seres vivos é 
proveniente do CO2 dissolvido na água ou na 
atmosfera (possui apenas 0,03%: reciclagem é 
essencial) 
 
Ciclo do Nitrogênio 
Þ Utiliza várias bactérias 
Þ Seres decompositores utilizam muitas enzimas 
para clivar as proteínas nos organismos mortos e 
seus dejetos, liberando nitrogênio de forma similar 
à liberação de C 
Þ Proteinases, peptidases, desaminases: liberação de 
amônia 
 
Bactérias fixadoras do nitrogênio 
¨ É a redução do gás atmosférico (N2) a amônia 
(NH3) 
¨ Essencial na manutenção do fornecimento de N 
fisiologicamente utilizável na terra 
¨ 70% do N é fixado 
 
 
 
¨ Ambientes diversos: Antártida – fontes água 
termais; pântanos ácidos – planícies salgadas; 
áreas inundadas – desertos; água doce – água 
salgada 
¨ Alguns são encontrados em simbiose – para 
obtenção de C orgânico 
o Ex.: Anabaena (cianobactéria) é encontrada 
em poros de folhas de uma samambaia 
aquática 
¨ Devem possuir: 
o Nitrogenase 
o Agente redutor que fornece H 
o Energia – ATP 
o Ambiente aeróbio: deve possuir ainda, um 
mecanismo para proteger da inativação a 
nitrogenase que é sensível ao O2 
 
Bactérias fixadoras do nitrogênio - aeróbios 
¨ Várias spp de Azotobacter – encontrados no solo 
¨ Algumas bactérias metilotróficas – fixam N quando 
providas de metano, metanol ou H de vários substratos 
¨ Cianobactérias – utilizam H oriundo do H2S (aumentam 
a quantidade de N em ambientes sulfurosos) 
 
Bactérias fixadoras do nitrogênio – anaeróbios 
facultativos 
¨ Várias spp de Klebsiella – encontradas em rizomas de 
leguminosas (ervilha, feijão) e no intestino do homem e 
outros animais 
¨ Várias Enterobacter, Citrobacter e Bacillus 
 
Bactérias fixadoras do nitrogênio – anaeróbios 
obrigatórios 
¨ Fotossintéticos da família Rhodospirillaceae 
¨ Algumas spp de Clostridium (encontrados em solos e 
lamaçais), Desulfovibrio e Desulfotomaculum 
 
Rhizobium 
¨ Principal fixador simbiótico de N 
¨ Vive em nódulos e cresce a partir das raízes de 
vegetais, geralmente leguminosas 
¨ Planta recebe N utilizável 
¨ Bactéria recebe nutrientes 
¨ Quando em associação com leguminosas pode fixar 
150 a 200Kg de N/ ha/ ano 
¨ Na ausência de leguminosas fixam somente 3,5Kg/ 
ha/ ano 
¨ Mistura das sementes com a bactéria antes do 
plantio: garantia de fixação de N adequada à 
germinação das sementes 
 
Bactérias nitrificantes – nitrificação 
¨ Amônia ou íons de amônia são oxidados a nitritos 
ou nitratos 
¨ Realizado por bactérias autotróficas, é uma parte 
importante do ciclo do N: fornece nitrato (NO3-) às 
plantas, forma de N mais utilizável 
¨ Bactérias utilizam a energia das reações para 
reduzir o CO2 no metabolismo autotrófico 
¨ Como o O2 é necessário, as reações só ocorrem em 
águas e solos oxigenados 
¨ Necessidade de as etapas ocorrerem em sequência, 
pois o NO2 - é tóxico aos vegetais (evitar o 
acúmulo) 
 
Bactérias desnitrificantes – desnitrificação 
Microbiologia Ambiental 
 
 
 
 
¨ Nitratos são reduzidos a óxido nitroso (N2O) ou N 
gasoso (N2) 
¨ Não ocorre em grau significativo em solos bem 
oxigenados, ocorre em solos encharcados, 
esgotados de O 
¨ São, geralmente, aeróbias, mas na ausência do O2 
utilizam o nitrato como aceptor final de elétrons 
¨ Processo dispendioso, pois retira nitrato do solo e 
interfere no crescimento do vegetal 
¨ Responsável por perdas significativas de N a partir 
de fertilizantes 
¨ Óxido nitroso é convertido em óxido nítrico (NO) 
na atmosfera – efeito indesejável: reage com o 
ozônio (O3) 
 
Redução de nitrato dissimilativa 
¨ Reduz o nitrato no solo, redução de nitrato a 
amônia 
¨ Realizado por diversas bactérias anaeróbias em 
uma reação complexa 
 
Ciclo do enxofre 
Þ Movimento do S através de um ecossistema, 
assemelha-se ao ciclo do N 
Þ Grupos sulfidrilas (-SH) convertidos a H2S por 
uma grande variedade de microrganismos – 
semelhante a liberação de amônia nas proteínas 
Þ H2S é tóxico aos seres vivos, portanto, deve ser 
rapidamente oxidado: até sulfato (SO4- ), forma 
mais utilizável de S pelos microrganismos e 
vegetais (semelhante a nitrificação) 
Þ Ciclo de grande importância em ambientes 
aquáticos, especialmente na água do mar, onde 
sulfato é um íon comum 
 
Bactérias redutoras de sulfato 
¨ Mais antigas formas de vida (+ de 3 bilhões de 
anos) 
¨ Anaeróbias estritas utilizam o sulfato como 
aceptor final de elétrons 
¨ Reduzem o sulfato produzindo H2S (com gasto de 
energia) 
 
Bactérias redutoras de enxofre 
¨ São anaeróbias 
¨ S pode estar na forma elementar ou em pontes 
dissulfeto de moléculas orgânicas 
¨ Reduzem o S a H2S 
Bactérias oxidantes de enxofre 
¨ Oxidação do S: é a oxidação de várias formas de S a 
sulfato 
¨ Thiobacillus e bactérias similares oxidam sulfeto 
de hidrogênio, sulfeto ferroso ou enxofre 
elementar a ácido sulfúrico – reduzem 
drasticamente o pH 
¨ Responsáveis pela oxidação de sulfeto ferroso em 
resíduos da mineração de carvão e o ácido que 
produzem é extremamente tóxico aos peixes e 
outros organismos em cursos d’água alimentados 
por tais resíduos 
 
 
Microbiologia do Solo 
Þ São fundamentais na reciclagem de substâncias 
Þ Solo é constituído de componentes orgânicos 
(húmus e organismos vivos) e inorgânicos (rochas, 
minerais, água e gases) 
 
Microrganismos do solo 
Þ Bactérias aeróbias: 70% superficial 
Þ Bactérias anaeróbias: 14% profundas 
Þ Actinomicetos: 13% 
Þ Fungos: 3% 
Þ Outros microrganismos: 0,2% 
 
Fungos 
¨ Maioria filamentoso 
¨ Principalmente nas camadas superficiais: O2 
¨ Funções: decomposição de tecidos vegetais 
(carboidratos: celulose, lignina) e seus micélios formam 
redes ao redor das partículas do solo, tornando-o friável 
¨ Leveduras são abundantes onde são cultivadas uvas e 
outras frutas 
 
Fatores que afetam os microrganismos do solo 
Þ Umidade e concentração de O2: ocupam os espaços 
entre as partículas do solo e os organismos 
aeróbios se desenvolvem (solos encharcados são 
ocupados apenas por água – anaeróbios) 
Þ Temperatura: varia de acordo com as estações do 
ano, de temperaturas abaixo de 0°C até 60°C 
Þ pH: varia de 2 a 9, fator determinante para 
composição de microrganismos do solo (6,8) 
¨ Fungos filamentosos: qualquer nível de pH do 
solo 
¨ Solos acidificados: muitos fungos - menor 
competição 
¨ Cal: neutraliza o solo e aumenta a população 
bacteriana 
¨ Fertilizantes com sais de amônia: fonte de N 
para plantas e quando metabolizado por 
certas bactérias diminui o pH e aumenta a 
população de fungos filamentosos 
 
Decompositores do solo 
Þ Decomposição de substâncias complexas requer 
muitos tipos de microrganismos 
Þ Decomposição de substâncias complexas 
Þ Celulose: algumas bactérias e diversos fungos 
Þ Lignina e pectina: parcialmente digeridas por 
fungose, posteriormente, por bactérias 
Þ Proteínas: fungos, actinomicetos e clostrídios 
 
Patógenos do solo 
Þ Principalmente os patógenos de vegetais 
Þ Patógenos humanos: Clostridium 
 
MICROBIOLOGIA DA ÁGUA 
Þ Águas com variação de temperatura de 0 a 90°C 
Þ Ph da água doce varia de 2 a 9 – também possibilita 
o desenvolvimento microbiano 
Þ Normalmente a água é rica em nutrientes e, 
algumas vezes, se tornam tão abundantes que 
ocorre uma “explosão”, súbita proliferação de 
microrganismos (maré vermelha) 
 
Oxigênio é o principal fator limitante 
¨ Baixa solubilidade na água – baixa concentração 
¨ Água com muita matéria orgânica: decompositores 
rapidamente esgotam o suprimento de oxigênio – 
mais comum em água parada 
¨ Luminosidade: limitante para microrganismos 
fotossintéticos 
 
Ambientes marinhos 
¨ Variabilidade térmica menor 
¨ pH: 6,5 a 8,3 
¨ Salinidade praticamente constante: 3,3 a 3,7 por 
100g de água 
¨ Pressão hidrostática maior que em águas doces 
presença de microrganismos nas profundezas 
(arqueobactérias) 
¨ Produtores primários do oceano: microrganismos 
fotossintéticos (fitoplâncton) – cianobactérias e 
algas 
¨ Consumidores: alguns protozoários, alguns fungos 
e bactérias 
¨ Entre a camada onde estão os consumidores e o 
fundo do oceano existe uma camada relativamente 
inabitada 
¨ No sedimento no fundo do mar, a quantidade de 
microrganismos aumenta novamente: 
decompositores anaeróbios facultativos ou estritos 
– ciclos biogeoquímicos 
 
Poluição da água 
¨ Resíduos orgânicos são decompostos por 
microrganismos – oxigênio necessário para essa 
decomposição é DBO (demanda biológica de 02) 
¨ DBO alta: água rapidamente pode ser esgotada em 
oxigênio – aumenta os anaeróbios e diminui os 
aeróbios (matéria orgânica não é decomposta) 
 
Eutrofização: enriquecimento abundante com 
nutrientes 
® crescimento abusivo de algas e vegetais 
® aumenta densidade e diminui a luminosidade 
® muitos vegetais morrem (aumento de matéria 
orgânica) 
® Aumento de DBO 
 
Patógenos na água 
¨ Provenientes, principalmente, de contaminação de 
origem fecal 
¨ Água é analisada, geralmente, quanto à 
contaminação de origem fecal através do 
isolamento de E. coli (indicador) 
 
Microbiologia AR 
Þ Ar não apresenta as condições (nutrientes) para o 
desenvolvimento microbiano 
Þ Esporos e células vegetativas são carregados pelo 
ar em partículas e gotículas 
Þ Diversidade de microrganismos carregados pelo ar 
varia de acordo com o ambiente (patógenos e 
inócuos) 
 
TRATAMENTO DE ESGOTOS 
Þ Esgoto: água usada (99,9%) + resíduos sólidos ou 
dissolvidos (0,1%) 
Þ Resíduos: domésticos, industriais e resíduos 
carregados pela água da chuva 
Þ Tratamento de esgotos: relativamente moderno 
 
¨ Tratamento primário: métodos físicos para 
remover resíduos sólidos 
¨ Tratamento secundário: métodos biológicos 
(decompositores aeróbios) para remover resíduos 
sólidos (oxigenação). Prolongamento da fase 
exponencial. 
¨ Tratamento terciário: métodos químicos e físicos 
produzem um efluente com água pura (pode ser 
ingerida) 
 
 
 
BIORREMEDIAÇÃO 
Þ Processo que utiliza microrganismos naturais ou 
geneticamente alterados para transformar 
substâncias nocivas em compostos menos tóxicos 
ou atóxicos 
Þ Petróleo e derivados 
Þ Vantagens: Processo “natural”; ecologicamente 
correto; destrói os produtos químicos 
contaminantes; menor custo 
Þ Desvantagens: Processo mais demorado; necessita 
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