Introdução MICROBIOLOGIA AMBIENTAL

Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia do Rio de Janeiro

MICROBIOLOGIA AMBIENTAL

Prof. Aline dos S. Garcia Gomes

Aula 1

1) Introduo:

Podemos dizer que os microrganismos so os responsveis pela manuteno da vida na Terra

Importancia: perspectiva do homem

Microbiologia: ~300 anos

2) A idade de ouro da Microbiologia (1875-1915)

Estabelecimento da microbiologia como cincia

Novos ramos:

Ecologia Microbiana

Descoberta da importncia das bactrias na ciclagem dos nutrientes (C, N,S,P) (Winogradski e Beijerinck)

Imunologia

Indstria

Drogas, antibiticos, alimentos (Fleming, Waksmam) Virologia: Iwanovski/Stanley

Biologia Molecular 1970

mapeamento, recombinao e engenharia gentica

Ciclagem dos elementos pela degradao da matria orgnica Benefcio/prejuzo a sade do homem, animais e outros seres vivos Participam das atividades produtivas da vida do homem

99%

1%

Benficos ou incuos Patognicos




Aula 1

3) Qual o futuro da microbiologia??

rea mdica Doenas emergentes

Microrganismos novos

Reaparecimento de doenas

Biotecnologia e Bioengenharia

Bioinformtica

Processos industriais e Ambiental (Diversidade e sua aplicao)

4) Agora sim, MICROBIOLOGIA AMBIENTAL

Muitos campos de aplicao da microbiologia

Microbiologia Ambiental

estuda os microrganismos, particularmente bactrias e fungos que desempenham papel importante na decomposio de matria orgnica e a reciclagem dos elementos qumicos da natureza (ciclos biogeoqumicos).

O que temos que lembrar?

Os microrganismos so diversos e ubquos e contribuem para a circulao global de matria

As atividades humanas destroem a circulao causando poluio ambiental Para encontrar uma soluo com base nas atividades dos microrganismos

estuda-se a ecologia microbiana

Microrganismo

Substantivo

Ser vivo microscpico; microbiano (adjetivo) Do grego mikros(pequeno) + bios(vida




Aula 1

Ecologia

Substantivo

Ramo da biologia que estuda as relaes entre organismos e entre estes e o seu meio ambiente

Do grego oikos (casa) + logos (conhecimento/estudo) Ecologia Micorbiana

Estudo do comportamento e das atividades dos microrganismos nos seus ambientes naturais.

Estuda as interrelaes dos microrganismos uns com os outros e com o seu meio ambiente.

Microbiologia Ambiental

Relaciona-se principalmente com os processos microbianos que ocorrem no solo, na gua ou nos alimentos.

No se debrua sobre o ambiente no qual os microrganismos existem mas sim sobre os efeitos provocados por esses microrganismos no nossomeio ambiente

5) Interaes com outras clulas

No ambiente deve existir energia, electrons e nutrientes para que os microrganismos funcionem

Os microrganismos interagem com o seu ambiente para obter energia (a partir da luz ou de ligaes qumicas), electrons e nutrientes, contribuindo para os ciclos biogeoqumicos

Os microrganismos alteram o estado fsico e a mobilidade de muitos nutrientes medida que os usam no seu processo de crescimento

Os microrganismos so uma parte importante dos ecossistemas; participam na sucesso (alteraes previsveis que ocorrem num ecossistema quando perturbado

Os ambientes extremos (temperatura, o pH, a presso ou a salinidade) restringem os tipos de microrganismo capazes de sobreviver.

Muitos microrganismos que se encontram em ambientes extremos esto especialmente adaptados no apenas para sobreviver mas para funcionar metabolicamente sob aquelas condies

Para estudar as interaes microbianas so usados mtodos microscpicos, qumicos, enzimticos e moleculares que providenciam informao sobre condies ambientais, biomassa microbiana, tipos de microrganismo, atividade e estrutura das comunidade




Aula 1

I. Simbiose

Qualquer tipo de interao (positiva ou negativa) entre organismos de espcies diferentes

Do grego sn com" e bsis vivo

Bennett (1877): primeira utilizao da palavra para descrever a relao de mutualismo existente nos lquens Heinrich Anton de Bary (1879): a vida comum de organismos diferentes

Ecto-simbiose: um organismo vive sobre o outro Endo-simbiose: um organismo vive dentro do outro

Obrigatria: necessria para a sobrevivncia de pelo menos um dos organismos da relao Facultativa: a relao benfica mas no essencial para a sobrevivncia dos organismos

As associaes entre organismos podem ser intermitentes | cclicas ou permanentes; doenas humanas como malria envolvem relaes intermitentes e cclica

Relaes ciclicas




Aula 1

Relaes permanentes

II. Mutalismo

Obrigatrio que ambos os organismos se beneficiem

Microrganismos e ruminantes: o rmen As ervas so pobres em nutrientes (por isso os herbvoros tm que ingerir grandes quantidades de alimento) e ricas em celulose que os animais so incapazes de digerir (no tm celulase)

- Microrganismos anaerbios produzem celulase e degradam a celulose libertando glicose que depois fermentada em cidos orgnicos (ex. acetato) que servem de fonte de energia para o ruminante

- O processo pode parar ao nvel do acetato (aerobiose) ou pode continuar at formao de metano (anaerobiose)

O rmen O rmen dos ruminantes que produzem metano contm elevada diversidade microbiana como Procariotas, fungos anaerbios (ex. Neocallimastix), ciliados e outros protozorios

Associao entre um fungo (ascomiceto ou basidiomicete) e um organismo fototrfico (alga verde ou cianobactria fixadora de azoto) *azoto = nitrogenio

O fungo recebe o carbono sintetizado pelo organismo fotossinttico (no caso das cianobactrias recebe tambm azoto)

A alga ou a cianobactria recebem os nutrientes inorgnicos que os fungos retiram do meio ambiente assim como gua

Protozorio ciliado Paramecium bursaria e alga verde Chlorella spp.

A paramcia tem um tom verde devido s centenas de algas existentes no seu interior; as algas dividem-se ao mesmo ritmo da paramcia




Aula 1

A alga fornece ao protozorio nutrientes que ela produz atravs da fotossntese (e o protozorio pode assim sobreviver desde que haja luz)

Na ausncia de luz, a paramcia alimenta-se de bactrias e fornece s algas nutrientes

III. Cooperao ou sintrofismo

IV. Comensalismo

Consiste principalmente na utilizao por uns dos produtos de excreo de outros

VI. Predao

Bactrias que comem bactrias

ex. Bdellovibrio

penetra a parede celular da presa, multiplica-se entre a parede e a membrana plasmtica e provoca a lise da presa e a libertao das clulas filhas consome bactrias Gram positivas (Pseudomonas phaseolicola, Pseudomonas fluorescens, Escherichia coli, Spirillum serpens, )

A clula de Bdellovibrio se conecta superfcie da clula hospedeira, fazendo um buraco atravs do qual entra na clula

A clula hospedeira perde a sua mobilidade e a sua atividade metablica e o contedo celular progressivamente degradado de forma a prover nutrientes ao parasita

1-3 horas depois, a clula de Bdellovibrio transforma-se numa espiral e divide-se em 6-25 clulas filhas que se libertam para o meio ambiente




Aula 1

ex. Vampirococcus

Adere-se superfcie da presa e secreta enzimas para provocar a libertao do seu contedo

ex. Daptobacter

Penetra na presa e utiliza o contedo citoplasmtico como fonte de nutrientes

Fungos que comem protozorios

Predao de condeos de fungos do solo (Cochliobolus sativus) por protozorios amebides

Em 2-4 horas, os pseudpodes da ameba perfuram o condeo (furos com 2-4 mm de dimetro) e lisam o seu contedo alimentando-se dele

VII. Amensalismo

Muitos microrganismos, espcies de Bacillus e fungos, produzem antibiticos como produto do seu metabolitos (metablitos secundrios), que inibem grupos especficos de organismos:

- Penicilinas e cefalosporinas - ativas contra bactrias Gram-positivas - Estreptomicina ativa contra bactrias gram positivas e gram

negativas - Cicloheximida ativa contra clulas eucariotas

VIII. Competio

Ocorre quando microrganismos tentam usar o mesmo recurso (local fsico, nutriente, ). Se um deles dominar, crescer mais que o outro (princpio da excluso competitiva)




Aula 1

Ex. protozorios ciliados que tm nichos ecolgicos semelhantes

TRADUZINDO EM POUCAS PALAVRAS

Mutualismo: associao obrigatria na qual ambos beneficiam

Cooperao ou sintrofismo: associao facultativa na qual ambos beneficiam

Comensalismo: um dos organismos beneficia e o outro no afetado pela associao

Predao: o predador mata e consome a presa

Parasitismo: um organismo retira nutrientes dos tecidos ou das clulas de outro

Amensalismo: represso de uma espcie pelas toxinas produzidas por outra (exemplo antibiticos)




Aula 1

Competio: ambos ficam limitados devido sua dependncia de um recurso comum; uma pode excluir a outra (excluso competitiva)

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