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Microbiologia da água e ar
Everlon Cid Rigobelo
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Oceanos Abertos
• Zona pelágica
– [ ] de nutrientes baixas
– Nutrientes inorgânicos, N, P e o Fe
• Essenciais para os organismos fototróficos
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Zonas Marinhas
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Oceanos Abertos
• Temperatura
– Águas frias
• Baixo número de células microbianas
– Atividade dos fototróficos marinhos é limitada
– Quando comparado com lagos e rios
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Oceanos Abertos
• Devido a grande amplitude dos oceanos
– Grande sequestro de carbono
– Grande produção de O2
• Devido a fotossíntese oxigênica
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Comunidades Microbianas Marinhas
• Possuem grande influência
– Nas cadeias alimentares
– Clima Global
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Zona Pelágica
• Salinidade
– Constante e variável nas áreas costeiras
• Áreas costeiras
– Elevada atividade microbiana
– Devido ao influxo de nutrientes
– Poluentes
– Atividade humana
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Baías e Enseadas
• Ricas em esgotos ou dejetos industriais
– Sustentam os fitoplanctions e bactérias
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Baías e Enseadas
• Elevada taxa de poluição
– Águas oceanas rasas se tornam anóxicas
– Devido a remoção do O2 pela respiração
– Produção de H2S pelas bactérias redutoras de S
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Produtividade Primária
• Proclorófitas
– Procariotos fototróficos filogeneticamente
relacionados às cianobactérias
• Prochlorococcus
– Dominantes em oceanos tropicais e subtropicais
– Ao redor do mundo
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Produtividade primária
• Existem 4 linhagens de Prochlorococcus
– Desenvolvendo em sua faixa de profundidade
– Distintos geneticamente e fisiologicamente
– Realizam fotossíntese ≠ intensidades de luz
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Prochlorococcus
• Distribuição
– Águas de superfície e profundas (200 m)
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Trichodesmium
• Oceanos tropicais e subtropicais
• Cianobactéria filamentosa plantônica marinha
• Fototrófico amplamente distribuído
• Fixador de nitrogênio (ciclo do N marinho)
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Trichodesmium
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Ostreococcus
• Algas da Família Prasinophyceae
• Os menores eucariotos conhecidos
• Fototróficos em água oceânicas
– Costeiras e pelágicas
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Ostreococcus
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Pelagibacter
• Procariotos heterotróficos planctônicos
• Água pelágicas
• Oligotróficos crescem [ ] de nutrientes
• Usam o pigmento rodopsina
– Convertem energia luminosa em ATP
– Desprovidos de clorofila17
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Pelagibacter
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Erythrobacter
• Fototróficos anoxigênicos aeróbios
• Família Alphaproteobacteria
• Usam o ATP para fosforilação
• Incapazes de crescer autotroficamente
• Depende do C-org como fonte de C
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Erythrobacter
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Archaea e Bacteria
• profundidade procariotos em mar aberto
• Águas superficiais – predominam Bacteria
• Águas profundas – Bacteria e Archaea
• Oceanos contêm a MAIOR
– Biomassa microbiana da superfície da Terra
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Vírus marinhos
• São os mais abundantes nos oceanos
• 1 x 107 partículas de vírions /mL
• Maioria são bacteriófagos
• 10 x maior do que bactérias
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Vírus marinhos
• Manutenção dos níveis de células hospedeiras
• Relacionados a outras função – lisogenia
• Prochlorococcus
– Genes fotossintéticos carregados por vírus
• Vírus – grandes diversidade genética
– Água oceânicas – reservatório de diversidade
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Mar profundo e a Barofilia
• Águas pelágicas luz até 300 metros
• Região fótica até 1 km
– Considerável atividade biológica
• Mar profundo
– Profundidade superior a 1km
– 75% das água oceânicas – ausência de fotossíntese
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Distribuição da Luz
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Mar Profundo
• Extremos ambientais
– Baixas temperaturas
– Alta pressão
– Baixas concentrações de nutrientes
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Micro-organismos
• Quimitróficos crescem em elevada pressão
• Condições oligotróficas e T º
• Profundidades > 100 m – psicrófilos
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Estado Nutricional
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Pressão
• Suportam enorme pressão hidrostática
• Pressão aumenta 1atm a cada 10 m
• Profundidade de 5.000 m
– Pressão de 500 atm
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Bactérias barotolerantes e barofílicas
• Micro-organismos barotolerantes
– Suportam pressão e não crescem
• Micro-organismos barofílicos
– Apresentam melhor crescimento sob pressão
• Barófilos extremos
– Águas com mais de 10.000 m
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Moritella
• Crescem a 400 atm
• T 2º C
• T 10º C – viabilidade afetada
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Efeitos Moleculares da alta pressão
• Afeta a fisiologia e a bioquímica celular
• Enzimas – substratos (afinidade diminuída)
• Ácidos graxos insaturados aumentados M.C
– As Memb. Citoplas. são mantidas funcionais
– Proteção contra a geleificação
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Ambientes de Água Doce
• Produção Primária
– Fitoplânctions
– Fototróficos oxigênicos (algas e cianobactérias)
– Permanecem na coluna de água do lago
• Espécie Bênticas
– Aderídos ao fundo ou as laterais de um lago
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Fototróficos Oxigênicos
• Obtêm energia da luz
• Água doador de elétrons da redução CO2
• Micro-organismos heterotróficos
– Depende da produção primária
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Fototróficos Oxigênicos
• Atividade fotossintética elevada
• Excesso de matéria orgânica
– Pode ocorrer depleção de O2
– Gerando condições anóxicas
– Metabolismo anaeróbico (fermentação)
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Relações com O2 em lagos
• Oxigênio atm ( 21%)
• Solubilidade limitada em H2O
• Produção fotossintética significativa
– Camadas superfícies de lagos e oceanos
– Disponibilidade de luz
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Matéria Orgânica
• Não consumida nas camadas superfícies
• Profundidade – decomposição
– Quimiorganotróficos anaeróbios
– Fermentativos e anaeróbios
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O2
• Consumo elevado camadas anóxicas
• Morte de aeróbios estritos
– Animais e vegetais
• Camadas inferiores
– Procariotos anaeróbios poucos eucariotos
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Águas Anóxicas
• Transição do metabolismo
– Respiratório para fermentativo e metanogênico
– Afeta o ciclo do C
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Depleção do O2
• Fatores determinantes
– Matéria orgânica (quantidade)
– Mistura da coluna de água
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Depleção do O2
• Escassez de matéria orgânica
– Insuficiente para consumo total de O2
– Presença de micro-organismos oligotróficos
• Correntes e ventos fortes (turbulências)
– Mistura da coluna de água
– O2 transferido para camadas profundas41
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Climas Temperados
• Lagos com coluna de água estratificada
• Epilímnio
– Camadas mornas e menos densas
• Hipolímnio
– Camadas inferiores frias e mais densas
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Climas Temperados
• Termóclina
– Área de transição do epilímnio ao hipolímnio
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Microbiologia do ar
Prof. Everlon Cid Rigobelo
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Microbiologia do Ar
• População microbiana
– Transitória e variável
• No ar não cresce micro-organismos
• Poeiras e gotículas
– Podem estar carregadas de micro-organismos
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Transporte de Micro-organismos
• Partículas de pós ou grandes gotas
– Poucos centímetros ou quilômetros
• Sobrevivência
– Sobrevivem em segundos, semanas ou meses
• Influências
– Umidade, Tº, luz solar e tamanho da partícula
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Sobrevivência
• Natureza dos micro-organismos
– Esporos ou cistos
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Análise da Microbiologia do Ar
• Exposição de placas de Petri
– Método grosseiro
– Número aproximado
• Aparelhos mais quantitativos
– Aparelho de impacto sólido e líquido
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Impacto Sólido
• Sucção do ar
– Fendas ou orifícios estreitos em uma placa de metal
– Incubação em placas de Petri
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Impacto Líquido
• Sucção do ar
– Por meio de um meio de cultura
– Caldo no qual os micro-organismos são retidos
– Parte do líquido é plaqueada
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Origem
• Superfície da terra
– Solo e água
– Ventos – poeira – partículas de pó
– Gotas de água de oceanos, baías e outros
– gotículas de água (ruptura de bolhas de ar)
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Microcamada
• Camada superficial de água
– 0,1 mm de profundidade
– Emersão de gotículas – população microbiana
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Processos
• Industriais, agrícola e municipais
– Irrigação de lavoura e florestas com efluentes
de esgotos
– Grandes operações de debulhamento
– Filtro gotejadores – despejos de esgotos
– Abatedouros de animais 53
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Tipos de Micro-organismos
presentes no Ar
Altitude (m) Bactérias (Gênero) Bolores (Gênero)
450- 1.350 Alcaligenes - Bacillus Aspergillus
Macrosporium
Penicillium
1.350-2.250 Bacillus Aspergillus
Cladosporium
2.250-3.150 Sarcina - Bacillus Aspergillus
Hormodandrium
3.150-4.050 Bacillus Kurthia Penicillium
4.050-4.950 Micrococcus - Bacillus
Tabela. Tipos de micro-organismos isolados do ar
B.E Proctor e B. W Parker, J.Baceriol. 36: 180, 200054