Microbiologia - WEB

MicrobiologiaMicrobiologia Alexandre Verzani Nogueira Germano Nunes Silva Filho Florianópolis, 2010. Governo Federal Presidente da República Luiz Inácio Lula da Silva Ministro de Educação Fernando Haddad Secretário de Ensino a Distância Carlos Eduardo Bielschowky Coordenador Nacional da Universidade Aberta do Brasil Celso Costa Comissão Editorial Viviane Mara Woehl, Alexandre Verzani Nogueira Projeto Gráfico Material impresso e on-line Coordenação Prof. Haenz Gutierrez Quintana Equipe Henrique Eduardo Carneiro da Cunha, Juliana Chuan Lu, Laís Barbosa, Ricardo Goulart Tredezini Straioto Universidade Federal de Santa Catarina Reitor Alvaro Toubes Prata Vice-Reitor Carlos Alberto Justo da Silva Secretário de Educação à Distância Cícero Barbosa Equipe de Desenvolvimento de Materiais Laboratório de Novas Tecnologias - LANTEC/CED Coordenação Geral Andrea Lapa Coordenação Pedagógica Roseli Zen Cerny Material Impresso e Hipermídia Coordenação Laura Martins Rodrigues, Thiago Rocha Oliveira Adaptação do Projeto Gráfico Laura Martins Rodrigues, Thiago Rocha Oliveira Diagramação Laura Martins Rodrigues, Grasiele Pilatti Ilustrações Alexandre dos Santos Oliveira, Amanda Cristina Woehl, Talita Ávila Nunes, Liane Lanzarin, Maiara Ornellas Ariño, Grazielle S. Xavier, Jean H. de O. Menezes, Tarik Assis Pinto, Maicon Hackenhaar de Araujo, Ângelo Bortolini Silveira Revisão gramatical Ana Carolina de Melo Martins Pró-Reitora de Ensino de Graduação Yara Maria Rauh Müller Pró-Reitora de Pesquisa e Extensão Débora Peres Menezes Pró-Reitora de Pós-Graduação Maria Lúcia Camargo Pró-Reitor de Desenvolvimento Humano e Social Luiz Henrique Vieira da Silva Pró-Reitor de Infra-Estrutura João Batista Furtuoso Pró-Reitor de Assuntos Estudantis Cláudio José Amante Centro de Ciências da Educação Wilson Schmidt Curso de Licenciatura em Ciências Biológicas na Modalidade a Distância Diretora Unidade de Ensino Sonia Gonçalves Carobrez Coordenadora de Curso Maria Márcia Imenes Ishida Coordenadora de Tutoria Zenilda Laurita Bouzon Coordenação Pedagógica LANTEC/CED Coordenação de Ambiente Virtual Alice Cybis Pereira Design Instrucional Coordenação Vanessa Gonzaga Nunes Design Instrucional Cristiane Felisbino Silva, Marisa Campos Santana, João Vicente Alfaya dos Santos Copyright © 2010 Universidade Federal de Santa Catarina. Biologia/EaD/UFSC Nenhuma parte deste material poderá ser reproduzida, transmitida e gravada sem a prévia autorização, por escrito, da Universidade Federal de Santa Catarina. N778m Nogueira, Alexandre Verzani Microbiologia / Alexandre Verzani Nogueira, Germano Nunes Silva Filho. – Florianópolis : Biologia/EaD/UFSC, 2010. 213 p.: il., grafs., tabs., plantas ISBN 978-85-61485-26-9 1. Microbiologia. 2. Ensino. 3. Biologia. I. Silva Filho, Germano Nunes. II. Título. CDU: 576.8 Catalogação na fonte elaborada na DECTI da Biblioteca Universitária da Universidade Federal de Santa Catarina. .....................................................................2 Arranjos bacterianos.......................................................................................................53 3..5 Genética e Biotecnologia ............................1 Histórico ............................. 40 2.................... 53 3....................3......3 Protozoários............................................3...................37 2..................................................1 Introdução ......45 3............................1 Introdução ...............................27 2.............................................................................................................................37 2.3 Genética bacteriana............................13 1.....................................2....2 Algas ...........................................................3 Transcrição..............................................................................Sumário Apresentação.....................................2 Importância ...................................................3........................................ 36 2...............................4 Mutação e Recombinação do material genético .................................... 25 2...1..............................................................1 Morfologia e estrutura bacteriana ................1....................... tradução e síntese de proteínas .....................................37 2.......51 3...................................................3... 53 3......................27 2...............2 A importância das algas ...............................1 Classificação ..................................................................................................... Reino Protista .2..........................17 2....55 3.......3...............................................................................................2..............................2 Estruturas internas ...2 Posição dos microrganismos na árvore da vida ....................................... Introdução à Microbiologia......3......................11 1.............................................................2 Replicação do DNA ............................33 2.......1 Formas das bactérias ................................................ 28 2..................1 Estruturas externas ...........................................................2............59 3...1 Material genético da bactéria ......................3.................................................... 9 1............................ 58 3................................................................................ Bactérias..................61 ....................................23 2...............28 2.........2 Estruturas externas e internas das células bacterianas .. 4. Fungos ............................................................................................63 4.1 Introdução .................................................................................................................. 65 4.2 Características ........................................................................................................... 65 4.3 Morfologia ................................................................................................................. 66 4.3.1 Sistema somático ........................................................................................ 66 4.3.2 Sistema reprodutivo ....................................................................................69 4.4 Sistemática de fungos ............................................................................................. 72 4.4.1 Reino Protista ................................................................................................73 4.4.2 Reino Stramenopila .....................................................................................75 4.4.3 Reino Fungi ....................................................................................................77 4.5 Disseminação ............................................................................................................ 82 4.6 Importância ............................................................................................................... 83 5. Vírus ................................................................................................87 5.1 Introdução .................................................................................................................. 89 5.2 Características gerais dos vírus ............................................................................. 91 5.3 Taxonomia viral......................................................................................................... 96 5.4 Ciclo de vida dos bacteriófagos ............................................................................ 96 5.5 Cultivo dos vírus ....................................................................................................... 99 5.6 Outros agentes infecciosos .................................................................................... 99 5.7 Viroses ......................................................................................................................... 99 6. Interações com microrganismos ...............................................103 6.1 Introdução ................................................................................................................ 105 6.2 Interações positivas ............................................................................................... 105 6.3 Interações negativas.............................................................................................. 107 6.4 Outras interações ................................................................................................... 109 7. Microbiologia do Solo ................................................................113 7.1 O solo ..........................................................................................................................115 7.2 Microrganismos do solo .........................................................................................116 7.3 Efeitos dos fatores ambientais ..............................................................................117 7.3.1 Fatores primários ........................................................................................118 7.3.2 Fatores secundários ...................................................................................119 7.4 Funções dos microrganismos no solo................................................................ 121 7.5 Rizosfera.................................................................................................................... 125 8. Microbiologia da Água ...............................................................131 8.1 Introdução ................................................................................................................ 133 8.2 Microrganismos e aspectos de saúde ............................................................... 134 8.3 Coliformes ................................................................................................................ 136 8.4 Métodos de análises microbiológicas de água ............................................... 137 8.4.1 Método dos tubos múltiplos ou número mais provável....................138 8.4.2 Método da membrana de filtro ..............................................................139 8.4.3 Outras análises .......................................................................................... 140 9. Microbiologia do Ar ....................................................................143 9.1 Introdução ................................................................................................................ 145 9.2 Fontes de contaminação ...................................................................................... 145 9.3 Fatores que afetam a população ........................................................................ 147 9.4 Métodos de avaliação............................................................................................ 147 9.5 Controle da população.......................................................................................... 148 9.6 Utilidade ................................................................................................................... 149 10. Ciclo dos elementos químicos .................................................151 10.1 Introdução .............................................................................................................. 153 10.2 Ciclo do Carbono .................................................................................................. 153 Decomposição dos compostos adicionados ao solo...................................155 10.3 Ciclo do Nitrogênio .............................................................................................. 156 10.3.1 Mineralização ...........................................................................................157 10.3.2 Nitrificação ................................................................................................158 10.3.3 Desnitrificação..........................................................................................159 10.3.4 Imobilização..............................................................................................159 10.3.5 Fixação de nitrogênio .............................................................................161 10.4 Ciclo do Enxofre .................................................................................................... 166 10.5 Ciclo do Fósforo .................................................................................................... 167 10.6 Ciclo do Potássio................................................................................................... 169 11. Patogenicidade .........................................................................173 11.1 Introdução .............................................................................................................. 175 11.2 Etapas do desenvolvimento da doença .......................................................... 176 12. Controle de microrganismos ...................................................183 12.1 Introdução .............................................................................................................. 185 12.2 Fatores que afetam os microrganismos .......................................................... 186 12.3 Agentes físicos ...................................................................................................... 187 Calor........................................................................................................................187 Calor seco ..............................................................................................................187 Calor úmido ......................................................................................................... 188 Pasteurização ...................................................................................................... 189 Filtração ................................................................................................................ 189 Frio ....................................................................................................................... 190 Radiação ............................................................................................................... 190 Pressão osmótica .................................................................................................192 Ressecamento .......................................................................................................192 12.4 Agentes químicos ................................................................................................. 193 Fenol e compostos fenólicos............................................................................. 194 Halogênios ........................................................................................................... 194 Álcool ......................................................................................................................195 Modo de ação dos agentes químicos ..............................................................195 Avaliação dos agentes químicos ..................................................................... 196 13. Microbiologia Industrial - Biotecnologia ...............................199 13.1 Introdução .............................................................................................................. 201 13.2 Substratos em biotecnologia ............................................................................204 13.3 Produtos e processos da biotecnologia ..........................................................204 Indústria de alimentos ....................................................................................... 204 Indústria de bebidas alcoólicas ....................................................................... 206 Indústria farmacêutica ...................................................................................... 207 Indústria agropecuária ...................................................................................... 208 13.4 Aplicações em meio ambiente ..........................................................................209 Apresentação O conteúdo apresentado neste livro de Microbiologia representa um esforço dos professores autores em procurar transmitir aos alunos conhecimentos adquiridos ao longo de anos de ministração de cursos na modalidade presencial. Não é uma obra acabada, mas o início de uma tentativa de uma nova forma de ensinar. Portanto, caro aluno, você é parte importante deste processo. Ninguém melhor do que você para nos ajudar a melhorar este material ao longo do nosso curso. Durante a leitura deste material você encontrará informações sobre o histórico da microbiologia e dos organismos que são objeto de estudo dos microbiologistas: bactérias, algas, protozoários, fungos e vírus. Também serão discutidos: a presença dos microrganismos nos mais diferentes ambientes como o solo, a água e o ar, bem como as atividades desenvolvidas por eles e que representam importantes funções na manutenção da vida do planeta. Em adição, os microrganismos apresentam uma intensa vida social em relacionamentos com outros seres vivos e com o meio ambiente. Algumas destas interações são positivas e outras negativas, como as relacionadas à patogenicidade. Por fim, é importante conhecer as formas de controlar os microrganismos e os produtos microbianos que utilizamos no cotidiano e que muitas vezes nos passam despercebidos e parecem ser de pouca importância. Na verdade, ninguém vive sem os microrganismos que estão ao nosso redor e dentro da gente. Alexandre Verzani Nogueira Germano Nunes Silva Filho c a p í t u lo 1 . Introdução à Microbiologia Neste capítulo serão apresentados os principais personagens e suas contribuições para o desenvolvimento da microbiologia. c a p í t u lo 1 . Também será discutido ao longo do tempo o posicionamento dos microrganismos na árvore da vida. . teoria da abiogênese Hipótese que se baseava na crença de que os seres vivos poderiam ser originados a partir da matéria bruta. portanto. Também havia a ideia de que as doenças se propagavam por sementes. Mas quem pela primeira vez convenceu o mundo de que os microrganismos existiam foi Antony Van Leeuvenhoek. Ela era inclusive defendida por grandes filósofos. ela ia paulatinamente sendo derrubada. . em 1668. Novo impulso só foi dado na microbiologia com o desenvolvimento da indústria ótica na Alemanha com a produção de microscópios compostos. Mas à medida que o conhecimento sobre biologia evoluía. Alguns aventuravam a dizer que nas costas de um animal maior existia um menor.1 Histórico Desde a antiguidade havia a suspeita de que deveriam existir organismos menores do que aqueles que se podia observar. O ponto final foi dado por Redi. o estabelecimento dos processos de fermentação como produto da atividade de microrganismos. O primeiro período áureo da microbiologia teve início no final do século XIX. quando demonstrou que as larvas que surgiam na carne em putrefação eram um estágio da vida das moscas. sucessivamente. com a derrubada da teoria da abiogênese. o da relação de microrganismos com as doenças e o desenvolvimento da microbiologia agrícola e ambiental. A teoria da abiogênese teve origem junto com a humanidade. sendo.Introdução à Microbiologia 13 1. e que as mesmas não surgiam na carne se a mesma estivesse devidamente protegida. e neste menor existia um ainda menor e assim. considerado o pai da Microbiologia. org/ wikipedia/commons/9/94/Jan_Verkolje__Antonie_van_ Leeuwenhoek. No entanto.> Acesso em: 19/01/2010). mostravam a ausência de microrganismos. Trataram. No entanto. os microrganismos surgiam. com o passar do tempo. argumentando que em ambientes fechados os microrganismos não teriam acesso ao oxigênio que era considerado na época essencial a todo o tipo de vida. duas correntes de pensamento foram estabelecidas: a da biogênese e a da abiogênese. Em 1674 escreveu para a Sociedade Real Inglesa que tinha ficado maravilhado ao descobrir em uma gotícula uma série de “animálculos”. Ele resolveu o problema utilizando um balão de vidro cujo pescoço fora esticado e encurvado na forma de um pescoço de cisne.1 – Retrato de Antony Van Leeuvenhoek. Logo. comerciante de tecidos. começou a utilizar lentes para verificar os produtos que adquiria. Mas. Ele passou a produzir lentes com tal acuidade que permitiam aumentos de até 400 vezes. Foi quando entrou em cena Louis Pasteur. passou a comunicar suas descobertas através de cartas. Figura 1. então. Logo. com a descoberta dos microrganismos. como não era da área da ciência. o mais lógico. em pouco tempo apresentavam abundância dos mesmos. esta teoria ressurgiu. cada qual produzindo experimentos tentando provar sua teoria ou derrubar a do outro. eles podiam estar aparecendo de algum lugar e. Com a sua morte. Os partidários da teoria da biogênese começaram com o conhecimento de que o calor matava os microrganismos. a técnica de polimento das lentes foi perdida. e assim o mantinham estéril. não deixou discípulos. de aquecer o material em recipientes fechados. meios de cultura submetidos à fervura por longos períodos. . (Disponível em: <http://upload. Com estas lentes começou a investigar o mundo que o cercava.14 Microbiologia Leeuvenhoek era um holandês. pois preparados aparentemente isentos de microrganismos. Ele descreveu com tal precisão o que tinha observado que hoje é possível identificar os microrganismos visualizados.wikimedia. Como ele não era um cientista. O frasco.jpg. assim. era o ar. Para não ser enganado na compra. Os adeptos da teoria da abiogênese contra atacaram. e seu trabalho interrompido. Isto despertou o seu interesse na produção destes instrumentos. Quando ele passava através da caixa um raio de luz e verificava que não havia partículas em suspensão no ar. e por longos períodos.2 – (A) Vidro com forma de um pescoço de cisne e (B) vidro com o gargalo quebrado mostrando o crescimento microbiano. ele descobriu que o que estava crescendo era um microrganismo que produzia endósporos. Pasteur descobriu que em boas produções de vinhos e cervejas. e na sua época as fermentações eram consideradas reações químicas. verificou que nas lâminas preparadas com esfregaço B Figura 1. Com este procedimento. o meio de cultura ficava isento de microrganismos por longos períodos.2). utilizando-se de uma caixa selada. também realizava experimentos semelhantes. Ele era um médico que vivia no interior da Alemanha e ganhou de presente de aniversário de sua esposa um microscópio com o qual começou a pesquisar o mundo microbiano. (Adaptado de: <http://www. Pasteur era químico. Foi quando Pasteur desenvolveu um procedimento conhecido por pasteurização.gif>. quando o gargalo era quebrado ou quando se fazia o líquido vir até a borda do pescoço e retornar para dentro do frasco (Figura 1. para introduzir somente os microrganismos desejáveis? O aquecimento eliminava os microrganismos. Ao investigar a morte de animais por uma doença conhecida por carbúnculo. pasteurização Aquecimento do produto a baixas temperaturas. de forma a destruir os microrganismos indesejáveis sem alterar as características do produto. mas também alterava as características do produto.ateus. estes materiais já apresentavam uma microbiota oriunda do campo. Sugeriu então que estas leveduras deveriam ser inoculadas nos mostos ou sucos de uva para a produção de um bom produto. o meio começou a apresentar crescimento. Este procedimento é utilizado até hoje na preservação de alimentos como sucos. Ao investigar o problema. pode-se dizer que Pasteur teve muita sorte.Introdução à Microbiologia 15 A contendo no seu interior meio de cultura era então aquecido e fervido. capazes de resistir a várias horas de fervura. Tyndall. foi Robert Koch. outro pesquisador. da própria uva. notadamente na área médica. o meio de cultura permanecia estéril. . pois. Só surgiam microrganismos. ocorria a presenças de microrganismos conhecidos hoje como leveduras.net/artigos/ ciencias/imagens/como_a_ vida_comecou_1. Como eliminar estes organismos. Acesso em: 29/03/2010). De repente. Mas havia um problema. dos processos de transporte e processamento. Outra participação de Pasteur foi quando do estabelecimento dos processos de fermentação. cervejas e leite. Seu experimento foi repetido diversas vezes com sucesso. Ao estudar este processo. Outro pesquisador que teve participação destacada no desenvolvimento da microbiologia. Na realidade. incluindo a de outros animais e as de plantas. Bastava inocular este microrganismo em um animal sadio e ver se este desenvolvia a doença. que são utilizados até hoje para relacionar doenças ao seu agente. Para seu espanto. perdem a capacidade de produzir a doença. então. isolar o microrganismo em cultura pura. conti- . ou seja. inoculando um novo lote de galinhas e o lote que tinha sido inoculado anteriormente. As que receberam a cultura jovem. conhecidos como Postulados de Koch. era uma cultura velha. Mas para isso era necessário obter este organismo em cultura. tiveram o seu agente identificado. em questão de duas décadas (1880 a 1900) as doenças mais importantes para a espécie humana. descobriu que a cultura utilizada no experimento. o desenvolvimento de metodologia de isolamento. ambos os lotes permaneceram vivas. Na demonstração. o tratamento e a cura. Com estes postulados. Certa vez. verificou que as galinhas inoculadas com a cultura jovem haviam morrido. ou seja. no entendimento do processo de imunização e desenvolvimento de vacinas. possibilitando a prevenção. em uma cultura contendo apenas este microrganismo. Resolveu então repetir o experimento. verificou que bactérias quando submetidas ao cultivo continuado podiam ficar atenuadas. Ao avaliar o experimento. de vários dias de incubação. Avaliando o que poderia ter ocorrido. ao tentar demonstrar que havia identificado o agente causador de uma doença de aves. deve desenvolver os sintomas da doença e por último obter novamente o microrganismo em cultura pura. ainda. Começou então a relacionar a presença deste microrganismo ao desenvolvimento da doença. Pasteur inoculou um lote de galinhas com a bactéria isolada e outro lote permaneceu como testemunha. ou seja. Como provar isto? Bom parecia ser fácil. Pasteur participou. Isto abriu as portas para o controle das infecções. ao ser inoculado em um organismo sadio e susceptível. Foi necessário. mas não perdem a capacidade de induzir a imunidade. de cultivo de microrganismos e de identificação.16 Microbiologia do sangue encontrava um microrganismo em forma de bastão. Koch elaborou quatro postulados. uma cultura pura. mas que anteriormente haviam sido inoculadas com a cultura velha. ou seja: O microrganismo deve estar presente em todos os casos da doença. A partir daí. e as que não foram inoculadas. devido a diferenças marcantes. De um lado estavam os animais que apresentavam. Desta forma. São microorganismos que obtém energia a partir da oxidação de compostos inorgânicos. o que eles fazem? Neste questionamento tiveram grande participação Winogradsky e Beijerinck. ou seja. na síntese de compostos orgânicos. Na medida em que os microrganismos foram descobertos. Já as plantas. os organismos foram divididos em dois grupos (Figura 1. pois. apresentavam células com parede celular. Qual será o futuro da microbiologia? Quem tiver a resposta para esta questão. nuaram vivas. Os microrganismos são utilizados como modelos. precisamos nos manter atualizados. A maioria destas bactérias é autotrófica e utilizam CO2 como fonte única de carbono. divulgue. em 1753. portanto quimioautotróficas. . na superfície de planta e animais. Sendo as bactérias. foi sugerido que a imunidade poderia ser obtida inoculando-se microrganismos atenuados e deu o nome desta técnica de vacinação. Eles demonstraram a importância dos microrganismos na ciclagem dos nutrientes e descobriram microrganismos quimiolitotróficos e fixadores de nitrogênio. qual é o papel destes microrganismos. crescimento limitado. no desenvolvimento da genética e tecnologia de DNA recombinante. Nas décadas de 40 e 50 inicia o segundo período áureo da microbiologia. no solo. o uso de organismos ou partes destes na obtenção de produtos e serviços. são. Linnaeus propôs.3). imóveis. por favor.2 Posição dos microrganismos na árvore da vida No início da biologia. crescimento ilimitado e eram autotróficas. na água. 1. como ferramentas. iam sendo distribuídos entre os dois grupos. em descobrir quem provoca o que. células sem parede celular e eram heterotróficos. Estes conhecimentos vieram a culminar com o desenvolvimento da biotecnologia.Introdução à Microbiologia 17 O termo foi uma homenagem a Jenner que teria utilizado material de vacas com varíola para imunizar humanos. entre outras características: mobilidade. Desta forma. alguns se questionavam indagando: existem tantos microrganismos no ambiente. a inclusão de todos os organismos nos reinos Plantae e Animalia. Enquanto que a maioria dos microbiologistas da época estava preocupada com as questões de patogenicidade. verificou-se que estes organismos apresentavam uma característica em comum. Os organismos euglenoides são tratados por alguns como algas flageladas e por outros como protozoários clorofilados. No entanto. os primeiros. Algas unicelulares são móveis. sendo algumas espécies móveis. Archaea 1977 Woese rya Ba cte ria . Um grupo apresentava células em que o material genético estava em contato com o citoplasma e foram denominadas de células procarióticas. ou seja.3 – Evolução da árvore da vida. São organismos unicelulares. Nele deveriam ser incluídos todos os organismos (microrganismos) que não fossem caracterizados como pertencentes aos reinos Plantae e Animalia. não apresentam diferenciação de células formando tecidos ou órgãos. e determinados grupos não apresentam parede. verificou-se que dentro do reino Protista havia microrganismos com características muito distintas. A maioria das bactérias é heterotrófica e apresenta parede celular. Tal tipo de célula também é característica de plantas e animais. Os fungos são heterotróficos. controvérsias começaram a surgir. No entanto. Os pro- Período Proposta Antiguidade 1753 Linnaeus An Animal Vegetal ge Ve tal im al An 1866 Haekel im al Protista g Ve eta l An Fungi im al 1969 Whittaker g Ve Protista Monera eta l Euk a Figura 1. como os microrganismos apresentam características que não os classificavam perfeitamente em cada reino. Outro apresentava células com um núcleo contendo o material genético envolto por uma membrana e foram denominadas de células eucarióticas. isto é.18 Microbiologia algas e fungos incluídos com as plantas e os protozoários com os animais. Surge então a ideia da divisão dos protistas em superiores e inferiores. Com o desenvolvimento da microscopia. Para resolver o problema Haeckel propôs em 1866 a criação de um terceiro reino denominado de Protista. que vivem em condições extremas de temperatura. . As bactérias e as algas inferiores.Introdução à Microbiologia 19 tistas superiores eram constituídos dos organismos que apresentavam célula do tipo eucariótica como algas superiores. cianofíceas e mais recentemente denominadas de cianobactérias. pressão osmótica ou são produtoras de metano. como as bactérias. Fungi. verificou-se que os organismos evoluíram a partir de um ancestral em três diferentes direções. Os organismos procarióticos. Protista.Incluindo organismos procarióticos. segundo a qual as organelas existentes nas células eucarióticas. Com base nisto Woese propôs em 1977 a criação de três domínios: • Archaea . Se a célula eucariótica perde suas mitocôndrias e/ou cloroplastos. pois não possui informações completas no seu genoma para fazê-la. Whittaker. além de apresentarem genoma próprio.Incluindo organismos eucarióticos como os reinos Protista (algas e protozoários). Animalia e Plantae. As algas inferiores foram depois denominadas de algas verde-azuladas. propôs a criação de cinco reinos: Monera. A figura 1. Plantae e Animalia. tais como as mitocôndrias e cloroplastos seriam oriundos de bactérias. Esta teoria é suportada pelas evidências estruturais. no reino Protista. Fungi. os fotossintéticos no Plantae e os organismos que se nutrem por ingestão no Animalia. que apresentam célula do tipo procariótica foram denominadas de protistas inferiores. não é capaz de reconstituí-las. baseado na ideia de que os organismos evoluíram segundo três formas de nutrição (absorção. fungos e protozoários. como algas e protozoários. foram incluídos no reino Monera e os eucarióticos unicelulares. • Eukarya .Incluindo organismos procarióticos denominados de bactérias. tipo de ribossomo. • Bactéria . Em 1969. ingestão e fotossíntese). Com o surgimento das técnicas de sequenciamento genético. denominados genericamente de arqueobatérias.1 sumariza a evolução da árvore da vida. Esta nova proposta inclui ainda a teoria da endossimbiose. Os eucarióticos que se nutrem por absorção foram colocados no reino Fungi. . MARTINKO.20 Microbiologia Resumo A minuciosa descrição dos organismos observados através de uma lente por Leeuvenhoek convenceram o mundo da existência dos microorganismos. T. 1996. Conceitos e Aplicações.jpg. os microrganismos apresentam a maior diversidade entre todos os organismos. Microbiologia. M. 10. Com a identificação do agente ficou mais fácil o controle. Disponível em: <http:// ateus. Acesso em: mar. as atividades dos microrganismos não se restringem a provocar doenças. R. abrindo um novo campo para estudo e pesquisas.org/wikipedia/commons/9/94/ Jan_Verkolje__Antonie_van_Leeuwenhoek. No entanto. v. 2. ed. CHAN. A luz do conhecimento atual. São Paulo: Makron Books. o tratamento e a prevenção das doenças. PELCZAR JR. Frank. KRIEG. M. 524p. J. Dos três Domínios existentes. 2004. N.net/artigos/ciencias/como_a_vida_comecou. <http://upload.php>. No início. particularmente o último na demonstração de que as doenças eram provocadas por microrganismos específicos. J. Como a vida começou. 608p. 2010.wikimedia. 1. ZINDLER... PARKER. Microbiologia de Brock. em dois (Archaea e Bacteria) eles são componentes exclusivos e no terceiro (Eukarya) participam com pelo menos dois reinos (Protista e Fungi).> Acesso em: 19/01/2010. C. E. Eles são responsáveis por inúmeras atividades essenciais a vida no planeta e produtos utilizados pela nossa sociedade. . São Paulo: Pearson Prentice Hall. ed. J. os estudos se concentraram nos microrganismos patogênicos com os trabalhos de Pasteur e Koch. Referências MADIGAN. S. M. . c a p í t u lo 2 . com destaque para as suas morfologias. estruturas e arranjos das células. c a p í t u lo 2 .Bactérias Neste capítulo serão estudadas as bactérias. Serão também abordados aspectos de genética e engenharia genética desses microrganismos que habitam praticamente todos os ambientes do planeta Terra. . na água. Pois bem. pelo seu potencial de causar doenças. Pare um pouco e reflita! No seu dia a dia. Outro exemplo teressantes? Pegue uma régua comum. Elas estão no ar. . no geral. como. mas poucos sabem que elas são mais benéficas do que maléficas para as pessoas. a grande maioria das pessoas que você conhece já ouviu falar sobre as bactérias. mil as. interessante trabalho. Alguns desses lugares. nos animais e em muitas partes do nosso corpo. Veja que interessante. as bactérias são. Vale lembrar que nesse vezes menores do que um milímetro. causando úlceras. os animais e o meio ambiente. em geleiras. Pouca gente tem ideia em que ambientes elas existem e. nos alimentos. os mirianas vivendo no estômago de certas pessolímetros. e veja os risquinhos menores. sejam apenas vistas pelo microscópio. global. a mais de 50 metros de profundidade e em águas vulcânicas com mais de 100 graus Celsius.1 Morfologia e estrutura bacteriana Com certeza. em teoria. principalmente. talvez. onde você encontra as bactérias e qual o tamanho delas? As bactérias são seres vivos muito interessantes. um organismo tão pequeno poder ter uma influênMas qual o tamanho desses organismos tão incia em escala tão grande. totalmente desfavorável à prealguns chamam e isso faz com que elas. dessas curioso é a presença de algumas células bacteescolares. em linhas gerais. pois vivem em praticamente todos os lugares e ecossistemas. Mas elas estão lá realizando um térias. as bactérias foram encontradas em nuvens e participam até do tipo de clima. Recentemente. que são as divisões dos centímetros.Bactérias 25 2. no solo. Esse taúltimo ambiente a predominância dos ácidos manho é um micrômetro (µm) ou micra como seria. você jamais imaginou. por exemplo. Há. as bacsença de vida. um grande medo da presença delas. de que tamanho elas são. mas muito importantes no nosso cotidiano Mas. no entanto. em um milímetro cúbico pode haver nove trilhões de células de bacilos. que são estruturas ligadas à locomoção e outras possuem pili. se aplica bem para as bactérias que são pequenas. normalmente. membrana plasmática e ribossomos mergulhados no citoplasma. não envolvendo a presença de gametas e os processos tradicionais de mitose e meiose que você já estudou em outras disciplinas desse curso. . vamos estudar a seguir o que é uma célula bacteriana. Para termos uma ideia do tamanho da bactéria que vemos no microscópio óptico comum. que aumenta mil vezes. Outra característica interessante é que a reprodução delas é assexuada.26 Microbiologia Existem diferentes tipos de bactérias. animais e fungos. elas podem variar. que são organelas mais evoluídas. sim. podem ser de 0. as bactérias são células procarióticas. apresentam parede celular. Veja que a expressão: “tamanho não é documento”. Podemos dar outro exemplo que ajuda a entender o tamanho desses microrganismos. de estrutura bastante simples. não ocorrem nas bactérias. esses organismos. com um potencial incrível de contaminar uma praia ou um alimento. já que sabemos o porte delas. São bactérias em forma de espiral. Essas diferenças veremos a seguir quando ressaltaremos as diferentes estruturas desses microrganismos. em casos extremos. aproximadamente. se pudéssemos ver uma mosca doméstica nesse mesmo microscópio ela teria o tamanho de 10 metros. de 1 a 10µm. As espiroquetas são bactérias anaeróbias Gram-negativas. se comparadas com as células eucarióticas das plantas. comparativamente. Curiosamente. como vamos ver mais para frente. Outra curiosidade é que em um grama de fezes humanas frescas podem existir 1011 bactérias. 0. que são as de formas alongadas. Como você sabe. Além desta particularidade são relativamente longas. suas estruturas e funções. finas.2µm é a medida do limite de resolução do microscópio ótico.2µm como nas espécies pertencentes ao gênero Chlamidia a 250µm em células de espiroquetas. fazendo um exercício mental. As células das bactérias apresentam apenas um cromossomo que não é envolto por membranas. flexíveis e se movimentam por rotação e flexão. Muitas dessas. Mas. Algumas têm flagelos. As mitocôndrias e cloroplastos. Os cocos são. um dos pais da microbiologia. transportando o vibrião para a água e para os alimentos. As dimensões de E.coli são 1µm sada pelo Bacillus anthracis. o antraz Bacillus possui várias espécies importantes na pode também ocorrer em humanos que são microbiologia. Uma forma interessante. A bactéria causadora é o vibrião colérico ou Vibrio cholerae. que parece um bacilo arredondado. Vibrio cholerae é a causadora da cólera.Bactérias 27 2. Os bacilos são formas alongadas. As moscas e outros insetos podem funcionar como vetores mecânicos. que parece um chapéu de cangaceiro nordestino. através da água e dos alimentos contaminados. e é perigoso na fabricação de armas pulverização de plantações. que possuem grande importância médica e alimentar. que é uma doença causada por Bacillus animais infectados. que mata milhares de pessoas em áreas com baixa estrutura sanitária. caracteriza-se por uma infecção intestinal grave. Você já deve ter ouvido falar no expostos aos animais infectados ou à pele de antraz. em forma de vírgula.1 e 2. Como exemplos dessas formas podemos citar os gêneros Streptococcus e Staphylococcus.1. cientista inglês. 2. pode ser facilmente espalhada através da anthracis. que se desenvolve no intestino humano e produz a toxina responsável pela doença.1 Formas das bactérias Há cinco formas de células bacterianas: cocos. em análises de água. Ocorre mais frequentemente em anide largura por 3µm de comprimento. O gênero mais selvagens e domésticos. O homem chega a eliminar milhões de bactérias por grama de fezes. redondos ou levemente ovais e achatados. menos comuns do que as de cocos e bacilos.2 Arranjos bacterianos As bactérias podem estar isoladas ou em arranjos. O agente etiológico da cólera é encontrado nas fezes das pessoas infectadas. em geral. O contágio é direto.2). espiroquetas e vibriões (Figuras 2. móvel. parecendo bastões ou bastonetes. e é muito importante na área da saúde é o vibrião. tribuição de ar e espaços fechados. espirilos. transmissível e perigosa.1. As formas espiraladas e espiroquetas. sistemas de disbiológicas. Os principais arranjos ocorrem em co- . porém. Há vários exemplos de microrganismos nesse grupo como Escherichia coli que é uma das bactérias mais estudadas no mundo pelas questões ambienAntraz tais. formador de esporos. e pelo seu potencial de O antraz é uma doença infecciosa aguda causer patogênica. que são nomes usados para descrevê-los também. bacilos. podendo levar à morte em decorrência da desidratação. Um exemplo de espirilo é Rhodospirillum rubrum e de espiroqueta temos Spirochaeta stenostrepta. O vibrião colérico foi descoberto em 1883 por Robert Koch. são alongadas e são importantes em estudos de meio ambiente. Vibrio cholerae A cólera é uma doença infecciosa aguda. Como uma arma biológica. Um cacho de cocos. por exemplo. como é o caso do gênero Stella. Em bacilos. modificadas por questões ambientais. Essas duas bactérias são importantes na área de microbiologia do solo e assuntos ligados à agronomia e biologia. fímbrias e a cápsula ou glicocálix. por exemplo.3 mostra o desenho básico de uma bactéria contendo o nome de suas estruturas. as formas e arranjos das bactérias são características hereditárias e apresentam o seu próprio tipo. há casos não muito comuns em que uma espécie pode ter várias formas. Outras formas menos comuns de cocos são as tétrades. 2. É o caso de Streptococcus pneumoniae. apresentam pleomorfismo e podem variar na natureza. Quando dois cocos coexistem chamamos esse agrupamento de diplococos. outra bactéria que causa infecções em pessoas. Os estreptobacilos são fileiras de bacilos. podem ocorrer diplobacilos.1 Estruturas externas Na parte externa há os flagelos. que parecem uns cubos ou caixas de oito células. que você verá posteriormente. Como na natureza existem curiosidades e exceções às regras. .2.28 Microbiologia cos. Entretanto. e as estruturas internas. que é muito importante em estudos de infecção hospitalar e em intoxicação alimentar. aparece em Staphylococcus aureus. Uma fileira ou cadeia de cocos é chamada de estreptococos e acontece em Streptococcus pyogenes. A figura 2. que serão descritas a seguir. e as sarcinas. mesmo que se encontre em condições favoráveis à sua sobrevivência. Em geral. Células quadradas ocorrem no gênero Haloarcula. causadora da pneumonia em seres humanos. 2. os estafilococos.2 Estruturas externas e internas das células bacterianas Podemos distinguir em uma bactéria estruturas externas. quando da divisão celular. Pleomorfismo A bactéria que não apresenta uma morfologia única. há formas e arranjos de células em estrelas. com quatro cocos. pili. Os gêneros Rhizobium e Corynebacterium. 1 – Arranjos de cocos.1 µm Sarcina MEV 2 µm D Estafilococos Figura 2. 2000. 78). (Adaptado de TORTORA et al. p. MEV 2 µm ..Bactérias 29 Plano de divisão Diplococos MEV A 2 µm Estreptococos MEV 3 µm B Tétrade C MEV 0. 79).2 – Outras formas de bactérias. 2000..30 Bacilo único Microbiologia Vibrião MEV 2µm MEV 4 µm Diplobacilos Estreptobacilos Espirilo MEV 5µm MEV 2µm Cocobacilos Espiroqueta MEV 1µm MEV 1. p. (Adaptado de TORTORA et al. .5µm Figura 2. 02µm.Bactérias 31 Citoplasma Ribossomos Inclusões Cromossomo (núcleo sem membrana) Plasmídeo Cápsula Parede celular Membrana plasmática Fímbrias Flagelos Figura 2. 80). 2000. respectivamente. p. nesse caso. dizemos que esses efeitos são negativos. (Adaptado de TORTORA et al. os anfitríquios têm duas unidades polares.01-0. os lofotríquios têm dois ou mais flagelos em um pólo e os peritríquios são os distribuídos em toda a célula. Flagelos Você já pensou que uma bactéria pode nadar? Os flagelos (Figura 2. Exemplos de bactérias que têm flagelos são algumas espécies dos gêneros Pseudomonas e Vibrio. Pode ocorrer o contrário e elas fugirem de luz ou químicos e. fazendo com que as células nadem em meio líquido.4) são compostos de proteínas chamadas flagelinas e têm tamanhos de 5-20µm x 0. Os flagelos monotríquios são os do tipo de apenas um polar. Sua função é de locomoção. Quando a célula bacteriana vai ao encontro da luz e de alguma substância química dizemos que ela tem fototaxia e quimiotaxia positivas. Nem todas as bactérias têm e algumas apresentam até mais do que um flagelo por célula.3 – Estruturas da bactéria.. através da rotação de uma base e que se propaga pelo flagelo. Helicobacter pylori. uma bactéria . que hoje em dia é estudada na fabricação de colas cirúrgicas e Escherichia coli são outros exemplos interessantes de microrganismos que têm essas estruturas. Pili são maiores e menos numerosos que as fímbrias. como agentes solidificantes e espessantes naturais.32 Microbiologia que pode formar úlceras no estômago humano. Em geral essas estruturas ocorrem principalmente em células Gram negativas. agente da gonorreia. bebidas. Outra função é a de aderência (fímbrias). através da passagem de material genético de uma célula para outra. no processo chamado conjugação. enlatados e sopas. . As suas funções estão associadas à proteção (dessecação e barreira contra metais pesados. Parede celular bastante finos. 83). já citada anteriormente por ser utilizada na fabricação de armas biológicas.3). reserva de alimentos e aderência em alguma superfície que seja do interesse da bactéria. A Escherichia coli que é muito numerosa no intestino de seres humanos e de animais de sangue quente pode ter pili e fímbrias (Figura 2. que ajuda na fixação celular em um tecido que vai infectar ou causar doença.1-5µm x 2-10nm. por exemplo). produtos cárneos. A goma xantana quando associada com outras gomas proporciona textura lisa e cremosa. uma bactéria que causa infecções e intoxicações alimentares também apresenta muitas fímbrias. 2000. Cápsula ou Glicocálix Em algumas células ocorre essa camada de constituição aquosa e de polissacarídeos.4 – Partes do flagelo. geleias. Flagelo Filamento Gancho Corpo basal Peptideoglicana Membrana externa Figura 2. sendo utilizadas para a fabricação de molhos para saladas. Exemplos de microrganismos que têm cápsulas são Bacillus anthracis. A Salmonella typhi. bastante importante em países tropicais e de baixas condições de higiene. e Xanthomonas campestris. Os espessantes naturais são carboidratos naturais (goma microbiana xantana entre outras) responsáveis pelo aumento da viscosidade de soluções em alimentos.. que secretam polissacarídeos com grande potencial na indústria de alimentos. p. Caulobacter crescentus. (Adaptado de TORTORA et al. As funções dessas peMembrana quenas estruturas (pili) estão associaplasmática Citoplasma das à reprodução. Pili e fímbrias São também filamentos proteicos. como no caso de Neisseria gonorrhoea. e de tamanhos que variam de 0. já que pode também ser patogênica para seres humanos. Membrana citoplasmática A membrana citoplasmática tem uma espessura de apenas 7-8nm e é composta de unidades de lipídeos com fósforo e proteínas (Figura 2. uma de peptidioglicano mais fino e outra de uma membrana celular externa. Exemplos de células Gram positivas são as dos gêneros Streptococcus e Staphylococcus. já citados anteriormente. o cristal violeta. Elas são posteriormente coradas por safranina ou fucsina.2 Estruturas internas Parede celular Essa camada de grande importância para a célula apresenta uma espessura de 10 a 100nm e corresponde a cerca de 10 a 40% do peso bacteriano. A parede celular das bactérias Gram positivas são mais grossas (30-100nm) e apresentam uma aparência mais uniforme no microscópio eletrônico. fazendo com que esses dois solventes de membranas penetrem e retirem o primeiro corante do processo. através de mecanismos internos .2. Em 1884. A parede celular das células Gram negativas tem espessuras que variam de 20 a 30nm e apresentam camadas bastante distintas no microscópio eletrônico.5). Sua constituição é de uma rede macromolecular chamada de peptideoglicana. cocos. um cientista dinamarquês chamado Christian Gram descreveu um método de coloração celular que separa as células em dois grandes grupos de bactérias: Gram positivas e Gram negativas. há mais membranas plasmáticas nas Gram negativas. O peptideoglicano é um polímero insolúvel rígido. Suas funções são ligadas à permeabilidade seletiva da célula e a localização de enzimas do metabolismo celular. As células Gram negativas (rosas) são descoloridas pela ação do álcool e acetona por apresentarem uma camada menor de peptidioglicano do que as Gram positivas (violetas). a membrana plasmática. Em outras palavras. composto de acetilglicosamina. Vale lembrar o que significa a palavra osmose. Exemplos de bactérias Gram negativas são Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa. Há também várias enzimas localizadas nela que são de suma importância no metabolismo celular. A função básica da parede celular é proteção e sustentação da célula. ácido acetilmurâmico e peptídeo. Em adição. que não tem nas Gram positivas.Bactérias 33 2. que é a passagem do meio menos concentrado para o mais concentrado. esta última muito ligada a estudos de microbiologia ambiental e da saúde. também conhecida como mureína. Até quando essas bactérias vão resistir? Abaixo da membrana citoplasmática tem o citoplasma que é um meio aquoso. nutrientes. pela grande utilização de fontes que o abastecem para irrigação. Citoplasma Você sabia que o Mar Morto. grânulos e compostos diversos produzidos no metabolismo celular. íons. não é totalmente morto? Nesse inóspito lugar. Se ela estiver numa solução com poucos sais. faz com que haja um controle do que entra ou sai da célula. . na divisa de Israel e Jordânia. p. há poucas espécies de bactérias que estão ainda vivendo. Vale lembrar que a água desse mar está diminuindo e ficando mais salgada. e intensa evaporação. Esses controles são fundamentais na célula e funcionam até certo ponto. ela tende a inchar com o aumento de água.34 Microbiologia onde entram os íons sódio e potássio..5 – Detalhes da membrana celular. 2000. com cerca de 80% de água. numa depressão geológica. 90). contendo mergulhados os ribossomos. quase chegando aos seus limites de sobrevivência. o cromossomo. e que quase não chove. Em algumas células há cristais que são Camada dupla de fosfolipídeo da membrana plasmática Peptdeoglicana Membrana externa A Membranas plasmaticas na célula Fora da célula Canal Proteina integral Camada dupla de fosfolipídeo ~7 nm Proteína periférica Dentro da célula B Camada dupla de fosfolipídeos na membrana Figura 2. Se uma bactéria estiver mergulhada numa solução muito concentrada a tendência é essa célula murchar. (Adaptado de TORTORA et al. e tem DNA em sua constituição.0025 µm de diâmetro e compostos de RNA e proteínas. como apresentado na parte de genética desse livro. É o caso de estreptomicina e gentamicina. Antibiótico Substância química produzida por um microrganismo para controlar outro microrganismo. Diferentemente dos organismos eucariontes. Os ribossomos são descritos pela sua taxa de sedimentação em centrífugas. São locais onde são sintetizadas as proteínas da célula. em linhas gerais. Essas estruturas são chamadas de magnetossomos. é o caso da bactéria Bacillus thuringiensis que é bastante estudada no controle biológico de pragas na agricultura. em certas bactérias aquáticas que podem ser atraídas pelo campo magnético. que é chamado de plasmídeo.Bactérias 35 tóxicos para alguns insetos. Esses plasmídeos são também importantes na reprodução celular. como você já estudou anteriormente. e estão também mergulhados no citoplasma. Cromossomo A célula bacteriana tem apenas um cromossomo que. compostos de ferro. através da fixação dessas substâncias nas unidades 30S. formam estruturas de repouso chamadas de esporos ou endósporos. onde a taxa de sedimentação é associada com o tamanho da partícula e sua forma tridimensional. é uma longa fita ou molécula enrolada. a partir de informações contidas no material genético. Endósporos Algumas bactérias dos gêneros Clostridium e Bacillus. Em adição ao cromossomo único há. Esse material. o cromossomo bacteriano não tem membrana nuclear. onde estão localizadas as informações genéticas da bactéria. através da unidade Svedberg (S). São estruturas arredondadas de cerca de 0. Elas são bastante resistentes e podem permanecer vivas até mesmo em água fervente por alguns minutos. que são pequenos segmentos ou frações. um pequeno DNA circular. Vários antibióticos atuam na inibição na síntese proteica. em certas bactérias. Por apresentarem . também chamado de nucleoide. contém os genes. Ribossomos Svedberg (S) Svedberg (S) é uma medida da taxa de sedimentação de uma partícula em uma centrífuga. Eles apresentam de 5 a 100 genes que são ligados à sobrevivência a certos fatores ambientais. podendo eliminá-lo ou inibi-lo. Os ribossomos de células procarióticas são denominados 70S e os de células eucarióticas 80S. por exemplo. o cromossomo. Outro exemplo curioso é a presença de partículas de magnetita. que é um produto feito de baixas concentrações. há uma doença associada chamada botulismo e que pode matar pessoas pelo efeito de sua toxina. a biotecnologia e a bioinformática. e que são aplicados na região da face de pessoas. podem germinar e produzir novas células que foram parcialmente destruídas pela ação de algum fator físico ou químico. O seu efeito é o de esticar a pele. a genética aborda o genótipo. Por essa razão. em alimentos enlatados ou vidros. No caso do Clostridium botulinum. que ataca os músculos e deixa os que ingeriram essa substância com aparência retorcida. podendo ser modificado pelo meio ambiente. salientando e relembrando alguns conceitos que você já estudou em outras disciplinas. que é o conjunto de características observáveis em dado momento. 2. crescem muito mais rápido que outros organismos maiores. Curiosamente. O estudo da genética tem se desenvolvido muito graças aos microrganismos que. . incluindo células humanas. por exemplo. a genética bacteriana será abordada nesse capítulo. você já ficou maravilhado com os produtos e potencialidades da engenharia genética em nosso cotidiano. pode ser usada na fabricação de botox. Como você já estudou na disciplina específica desse curso. por exemplo. podem resistir e contaminar pessoas que consumiram tais produtos. bem como as mudanças que ocorrem nessas informações e que podem ser transmitidas para outros descendentes. essa mesma toxina que pode matar. em termos aplicados. em linhas gerais. A genética é uma das áreas do conhecimento biológico que mais cresce atualmente e é também abordada em várias outras disciplinas como. onde.36 Microbiologia material genético.3 Genética bacteriana A genética é a ciência que estuda as características herdadas de um organismo para outro. dando uma aparência mais jovial a quem a recebeu. Por essa razão. esses microrganismos são muito importantes na indústria de alimentos. podem ser extrapolados para outros seres vivos mais evoluídos. Com certeza. que é a composição genética de um organismo e o fenótipo. Vale lembrar que muitos dos princípios de genética de uma bactéria. Bactérias 37 2.3. As bases nitrogenadas que se ligam são: Timina (T) com Adenina (A). e Citosina (C) com Guanina (G). O DNA da bactéria Escherichia coli. outra enzima chamada DNA polimerase vai adicionando novas bases nitrogenadas aos pedaços e nova fita vai sendo formada até o final do processo. tem apenas um cromossomo enrolado. Depois. Na primeira etapa da replicação. as duas fitas se separam e são desenroladas pela enzima DNA girase. que é a mais estudada no mundo. um organismo procarionte de estrutura bastante simples. o que representa.3. Algumas bactérias podem ter um cromossomo circular extra. mil vezes o tamanho de sua célula e tem ao redor de 10% do peso microbiano. A enzima DNA ligase é a última a atuar e faz com que a fita nova seja contínua. Cada molécula de DNA de fita dupla terá uma fita vinda da bactéria mãe (original) e outra da filha (fita nova formada). aproximadamente. A replicação bacteriana é um processo semiconservativo em que uma nova fita vai sendo produzida. parecendo um fio de telefone.3. e mergulhado no citoplasma. que são fragmentos do cromossomo (Figura 2. menor. haploide (n).6. a partir de uma mais velha. por exemplo. se comparado com células eucariontes. gene é um fragmento do DNA que contém uma sequência de nucleotídeos para sintetizar uma proteína. chamado de plasmídeo e que tem vários genes de resistência da célula. 2.1 Material genético da bactéria A célula bacteriana. tem cerca de 4 milhões de pares de bases e teria cerca de 1 mm de comprimento se alongado. formando uma fita dupla.8). animais e vegetais. 2. a bactéria precisa replicar o material genético contido nos genes. tradução e síntese de proteínas Como já vimos. A partir da informação do DNA. . Figura 2.7 e Figura 2. de fungos. ocorrem dois processos que vão culminar na síntese de proteínas: a transcrição e a tradução.3 Transcrição. tipo escada.2 Replicação do DNA Antes de a célula se dividir. .38 Microbiologia DNA Girase Forquilha de replicação C C A DNA polimerase G A T T A A G T C G C A T A T G DNA polimerase Fita velha DNA (parental) A T A G C G T C G C A A T C G A T Forquilha de replicação DNA girase A Fitas novas de DNA T C G T Fita velha DNA (parental) Extremidade desoxirribose (3´) A B Extremidade fosfato (5´) Figura 2.6 – Processo de divisão do cromossomo. (Adaptado de PELCZAR et al.. 1996). . p. 1996).. Figura 2. 169).Bactérias 39 Parede celular Alongamento da célula e replicação do DNA Membrana plasmática DNA (área nuclear) Cromossomo circular (molécula de DNA de dupla fita) Início da divisão da parede celular e da membrana plasmática Origem da replicação Formação das paredes em torno das regiões contendo o DNA replicado Separação das células Forquilha de replicação Fita velha Fita nova Forquilha de replicação Figura 2.8 – Duplicação do cromossomo. (Adaptado de PELCZAR et al. . (Adaptado de TORTORA et al.7 – Divisão da bactéria. 2000. no processo de transcrição. quando você ouve falar em genética logo vem à mente as informações hereditárias que são passadas de uma geração para outra. Os ribossomos são constituídos de proteínas e RNA ribossômico (rRNA). Na sua ausência. no citoplasma. Cada códon é constituído de três letras. a genética também estuda as variações ou alterações nas células microbianas. Quando o meio está rico em sacarose as suas colônias são grandes e viscosas. . Outro termo estudado nessa parte é o do RNA transportador (tRNA). é que a base nitrogenada Timina (T) se liga com outra base chamada Uracila (U). Essa primeira parte foi abordada até aqui. é um códon que codifica o aminoácido metionina e dá início ao processo da mensagem. Dessa forma. Um exemplo interessante de alteração fenotípica é o causado pela sacarose em bactérias do gênero Azomonas. sintetiza uma fita de RNA a partir de uma de DNA. onde são feitas as proteínas. Em resumo. Mais de um códon pode codificar um aminoácido. O código genético é formado por unidades chamadas códons. elas são pequenas e não são viscosas. de forma semelhante ao que ocorre na replicação do DNA. A diferença. a informação do gene é copiada para uma molécula de RNA mensageiro (mRNA). como vimos na definição. a enzima RNA polimerase. 2. sendo que 61 codificam aminoácidos e 3 não. Há 64 códons. correspondentes às bases nitrogenadas. por exemplo.40 Microbiologia Na transcrição. nesse caso. AUG.3. no material genético. a tradução é o processo em que a informação codificada do mRNA orienta a sequências dos aminoácidos e as respectivas proteínas. Esse mRNA transporta as informações para os ribossomos.4 Mutação e Recombinação do material genético Normalmente. Mas. Há dois tipos básicos de alterações celulares: as fenotípicas. esses dão sinais de interrupção da tradução. que carrega os aminoácidos para o ribossomo. que são causadas por algum fator do meio ambiente e as genotípicas. A ligação das bases Citosina (C) e Guanina (G) ocorrem de forma parecida na duplicação do DNA. As recombinações. Acinetobacter e Neisseria. cancerígenos. compostos em fumaças de cigarro. são rearranjos de material genético dando novas combinações aos produtos obtidos. dependendo do caso. As mutações são alterações na sequência de bases nitrogenadas do DNA. Agentes mutagênicos são aqueles que causam alterações no DNA e que podem ser transmitidos para os descendentes das células afetadas. As recombinações genotípicas.Bactérias 41 As mudanças genotípicas. Alguns exemplos desses agentes são: substâncias químicas nitrogenadas. Normalmente. desencadeando crescimento desordenado de células.9). que uma vez aderidas formam um canal através do qual é transferida a informação genética. sendo incorporada no cromossomo da segunda (Figura 2. Elas podem ser benéficas ou maléficas. podem ocorrer de duas formas: mutação e recombinação. mais complexas. como o próprio nome diz.10). que irão fornecer condições para trabalhos de engenharia genética. estas últimas de comprimentos de onda menores como os raios-x e raios gama. conforme já mencionado. Na natureza. dando um produto que pode ser muito diferente do material genético original. por exemplo. o material vem de plasmíde- . A conjugação ocorre quando o material genético de uma célula bacteriana é transferido para outra (Figura 2. podem ser reabsorvidos por uma célula viva. A Escherichia coli é bastante usada em processos de transformação laboratorial. passando a fazer parte do cromossomo da segunda. Staphylococcus. Esse processo pode ocorrer naturalmente em várias bactérias dos gêneros: Bacillus. pedaços de um cromossomo de célula que foi lesada. Este processo ocorre pela ação de pilis sexuais que aproximam as células. Há em bactérias. conjugação e transdução. Streptococcus. antibióticos e radiações UV (ultravioleta) e ionizantes. O teste de Ames é um exame para identificar possíveis agentes carcinogênicos em bactérias sensíveis. A transformação ocorre quando um fragmento de material genético de uma célula passa para outra. é um processo que leva a uma nova combinação de genes de um cromossomo. três tipos básicos de recombinação: transformação. Alguns agentes mutagênicos podem ser também. 346). F+ (doador). Célula Transformada Figura 2..9 – Transformação bacteriana. O material genético dos vírus é injetado na célula hospedeira da bactéria e esses são incorporados pelas células descendentes. Ocorrência de recombinação DNA doador é integrado no cromossomo da célula receptora. A Escherchia coli é um bom exemplo de organismo onde são realizados experimentos de transferência de genes. . A transdução é o processo de transferência de material genético de uma célula para outra através da ação dos bacteriófagos estudados na parte de vírus (Figura 2. O termo Hfr é o que descreve uma alta frequência de recombinação.11). (Adaptado de PELCZAR et al. DNA doador é absorvido pela célula receptora.42 Microbiologia os e é feito entre células doadoras e receptoras. Molécula de DNA circular de fita dupla Célula bacteriana doadora Lise celular por métodos químico ou mecânico Extração de DNA Fragmentos de DNA doador Célula receptora competente Fragmentos de DNA doador ligam-se na superfície da célula receptora. p. F– (receptor). 1996. O termo fator F (fator de fertilidade) é aquele que apresenta a capacidade de transferir material de um organismo para outro. 1996). colocando a célula F– em contato com a célula F+. . fitas de DNA complementar são sintetizadas.10 – Conjugação bacteriana. F+ F+ Figura 2. Fita complementar Fita complementar Quando a fita passa para a célula F– . As membranas das células se fundem. (Adaptado de PELCZAR et al. formando um canal entre as duas células .Bactérias 43 F+ Célula doadora Pelo sexual da célula F+ Plasmídio F Cromossomo bacteriano F– Célula receptora O pelo sexual da célula F+ se liga a uma célula F– . O plasmídio transferido torna-se circular e a célula F– torna-se uma célula F+ porque apresenta um plasmídio F. O pelo sexual se retrai. Uma fita do plasmídio F começa a se deslocar para a célula F– .. (Adaptado de PELCZAR et al. 1996.44 Microbiologia Bacteriófago Fixação na célula hospedeira DNA hospedeiro Injeção do DNA fágico no hospedeiro Replicação do DNA fágico Degeneração do DNA hospedeiro Fago com fragmentos de DNA da célula hospedeira Fagos com DNA fágico Lise celular Fago transduzido Fago transduzido liga-se à nova célula hospedeira e injeta o DNA Novo hospedeiro Recombinação Célula com genes transduzidos Figura 2.. .11 – Transdução bacteriana. p. 346). coli. plasmídeos e bacteriófagos como vetores de clonagem (Figura 2. hoje resistente a aplicação de fungicida graças à introdução de genes de bactérias do solo. Interferons Proteínas expressas por diferentes células humanas e sintetizadas como resposta a muitos agentes químicos e biológicos. por E. vacina contra hepatite B. clonagem molecular. por exemplo.5 Genética e Biotecnologia Desde os tempos remotos. . com uma determinada característica interessante.Bactérias 45 2. Os estudos de plasmídeos foram intensificados e hoje é possível pegar genes de uma bactéria. Os vetores de clonagem são aqueles em que os genes podem ser recombina- Fungicida Agente que controla fungos. cerevisisiae. As mais modernas são: enzimas de restrição. cerveja. que combate insetos em plantas. que. Ferramentas in vitro de modificações genéticas podem ser utilizadas para complementar as técnicas in vivo. A bactéria Pseudomonas foi modificada para produzir uma toxina de outra bactéria Bacillus thuringiensis. taxol. por S. Outros exemplos de grande aplicação na indústria farmacêutica da engenharia genética são: insulina humana por Escherichia coli. vinho. amplificação de DNA e mutagênese.3. sequenciamento e síntese de DNA. entre tantos outros.12). com o passar do tempo. Estirpes mais adaptadas e produtivas foram desenvolvidas com o auxílio de mecanismos naturais de alterações genéticas discutidos aqui: mutações e recombinações (transformação. interferon por E. englobava os processos fermentativos das células microbianas. coli. O termo biotecnologia. artificialmente. A soja transgênica. As enzimas de restrição são as que reconhecem e quebram em locais específicos do DNA. iogurtes e vários outros produtos. como as mutações e recombinações. manipula genes de origens diferentes para criar novos organismos. no passado. A biotecnologia moderna ampliou esse conceito e hoje em dia utiliza-se de novas ferramentas como. por E. é um exemplo dessa ideia bastante revolucionária. coli e Saccharomyces cerevisiae. e introduzi-los no material genético de uma planta. Outros exemplos interessantes na agricultura são bactérias do gênero Rhizobium e Bradyrhizobium que fixam melhor o nitrogênio do ar e são inoculadas em plantas leguminosas. conjugação e transdução). queijos. taxol Produto vegetal utilizado no combate de câncer de ovário. os microrganismos têm sido úteis para a humanidade na fabricação de pães. a do DNA recombinante. eles atuam na proteção do organismo contra patógenos. selecionadas. hormônios de crescimento humano. uma proteína humana. uma molécula formada pela união de duas ou mais moléculas de DNA não encontradas juntas na natureza.pdf>. Acesso em: 28/03/2010). que pode ser de uma célula humana responsável por determinada proteína. Depois que recebe o novo fragmento de DNA. é possível abrir o plasmídeo e introduzir nele um fragmento de DNA de outra espécie. como a insulina. que passa a produzir.com. Esse hormônio está ausente nos indivíduos portadores de diabetes. (Adaptado de <http://www. isto é. por exemplo. hormônio secretado pelo pâncreas que controla a utilização da glicose pela célula. com sérias consequências para a saúde. o plasmídeo torna-se um DNA recombinante. o plasmídeo. que por isso apresentam deficiência na utilização da glicose.br/docs/ 01Rinaldo2ANOF2 Aula24e25.portal impacto. .12 – Esquema simplificado da produção de insulina humana por bactérias. Esse DNA recombinante é introduzido na bactéria. Com o auxílio de uma enzima de restrição. DNA Plasmídeo Bactéria Enzima de restrição corta o plasmídeo Célula humana Gene para insulina Gene para insulina combinado ao DNA da bactéria com a DNA-ligase Bactéria com DNA recombinando Insulina Multiplicações sucessivas de bactérias e produção de insulina Figura 2.46 Microbiologia As bactérias possuem um DNA principal e um pequeno DNA circular. 261). 2000. 6 1 O plasmídeo é removido da bactéria e o T-DNA é clivado com uma enzima de restrição. Figura 2. pg. na clonagem de DNA.. de forma dirigida.Bactérias 47 Bactéria Agrobacterium tumefaciens T-DNA portador do gene exógeno inserido no cromossomo 4 O plasmídeo é reinserido em uma bactéria. recentemente. O plasmídeo Ti recombinante As células vegetais são multiplicadas em cultura 3 O DNA exógeno é inserido no T-DNA do plasmídeo. Novas técnicas bastante empregadas. são as de sequenciamento de DNA pelos processos de Southern blotting. dos e replicados. (Adaptado de TORTORA et al. T-DNA Sítio para clivagem de restrição. . 2 O DNA exógeno é clivado com a mesma enzima. num material biológico. Mutagênese é uma técnica onde um determinado gene de mutação pode ser sintetizado. Todas as suas células são portadoras do gene exógeno e podem expressá-lo como uma nova característica. 7 A planta é gerada a partir de um clone de células. DNA fingerprinting e PCR (polimerase chain reaction). 5 A bactéria é utilizada para inserir o T-DNA portador do gene exógeno em um cromossomo de uma célula da planta. O termo transposon é bastante usado e significa um segmento de DNA que pode se mover de uma molécula para outra.13 – Processo de engenharia genética utilizando plasmídeo “Ti”. As duas primeiras são importantes para se localizar um determinado gene. Isso poderia ajudar na prevenção de doenças em estágios iniciais de desenvolvimento ou até mesmo antes de ela aparecer. 48 Microbiologia Em adição à identificação, a terapia gênica pode ser utilizada, substituindo genes defeituosos ou ausentes por outros melhores. Outra aplicação interessante é a da medicina forense, onde se tem como objetivo desvendar crimes com o auxílio genético, através de análises de restos humanos e animais. As análises de PCR são usadas para amplificar amostras de DNA a partir de fragmentos de materiais biológicos. A partir dessa amplificação, uma quantidade maior de material pode ser produzida para identificar microrganismos em amostras ambientais, por exemplo. Sondas moleculares podem ser utilizadas, também, nas indústrias de alimentos e farmacêutica, para identificar possíveis patógenos e produtores de toxinas humanos. Através de técnicas moleculares, entre tantas aplicações, há o potencial de se construir mapas genéticos dos cromossomos de microrganismos. O objetivo geral seria identificar cada gene do organismo e sua respectiva função, aumentando as possibilidades de utilização do potencial genético, nas mais variadas atividades humanas. Essa ideia geral, definida como projeto genoma, está sendo estudada para outros organismos. Num futuro próximo conheceremos os genes e as suas respectivas funções, em vários seres vivos, inclusive os seres humanos. Um novo e surpreendente admirável mundo novo está para surgir, afetando, radicalmente a vida no nosso planeta. Resumo As bactérias são microrganismos muito interessantes e habitam praticamente todos os ambientes terrestres. São seres procariontes e apresentam uma célula mais simples comparada com as dos organismos eucariontes. As células bacterianas, isoladas ou em arranjos, podem se apresentar numa das seguintes formas: cocos, bacilos, espirilos, vibriões e espiroquetas. As estruturas da célula são: flagelo, pili, fímbria, cápsula, parede celular, membrana citoplasmática, mesossoma, ribossomo, grânulos, citoplasma, esporo, cromossomo e plasmídeo. A bactéria tem reprodução assexuada e se divide após realizar duplicação do material genético e síntese de Bactérias 49 proteínas. Mutações e recombinações podem ocorrer com destaque para os processos de transformação, conjugação e transdução. A genética bacteriana é uma das áreas que mais cresce na biologia, dando origem a novos organismos geneticamente modificados, produtos e processos de biotecnologia. Referências MADIGAN, M. T.; MARTINKO, J. M; PARKER, J. Microbiologia de Brock. 10. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2004. 608p. PELCZAR JR, M. J.; CHAN, E. C. S.; KRIEG, N. R. Microbiologia. Conceitos e Aplicações. 2. ed. São Paulo: Makron Books, 1996. 524p. v. 1. PRESCOTT, L. M.; HARLEY, J. P.; KLEIN, D. A. Microbiology. 2. ed. Dubuque: W. C. Brown, 1993. 912p. SINGLETON, P. Introduction to bacteria. 2. ed. Chichester: Wiley, 1992. 221p. TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Microbiologia. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2000. 827p. <http://www.portalimpacto.com.br/docs/01Rinaldo2ANOF2 Aula24e25.pdf>. Acesso em: 15.03.2010. c a p í t u lo 3 Reino Protista Neste capítulo serão estudados os protistas, com destaque para as algas e os protozoários. c a p í t u lo 3 . organismos do mesmo reino são discutidos e disputados como dois grupos. são considerados pelos botânicos como uma alga flagelada e pelos zoólogos como um protozoário clorofilado. o termo alga vem de uma palavra em latim que significa planta marinha. Você sabia que as algas já foram antigamente descritas e estudadas totalmente como plantas? Elas já fizeram parte do Reino Plantae e.1 Introdução Os protozoários e as algas pertencem ao reino Protista. são as algas e iremos abordar sobre quem são e qual a área de importância delas no meio ambiente e alimentação. enquanto que os fotoautotróficos foram assumidos pelos botânicos. pois . de fato. serem estudados pelos zoologistas. como você já viu em outra disciplina (Sistemática Vegetal I). Claro que existem algas que parecem com plantas. Desta forma. houve a tendência de os organismos deste reino. 3. estudadas na botânica. Os organismos euglenoides. curiosamente. Isto muitas vezes cria certa confusão.Reino Protista 53 3. por exemplo. que incluem os organismos eucarióticos unicelulares. As algas são. desde o inicio da biologia.2.2 Algas 3.1 Introdução Um dos grupos de organismos mais interessantes e estudados em microbiologia é o das algas. Muita gente faz confusão sobre o que. que apresentavam mobilidade e heterotrofismo. No entanto. também. Euglenophyta (euglenas). produzindo toxinas e contaminando os ambientes aquáticos. clorofila a. podendo este último ser de água doce ou salgada. e outros pigmentos como a ficocianina (azul) e ficoeritrina (vermelha ou marrom). As Clorophytas (verdes) podem ser unicelulares e multicelulares. Phaeophyta (algas marrons). ou algas azuis. os ficologistas trabalham com dois grupos de organismos: os procariontes e os eucariontes. nutricionalmente. fazem fotossíntese. hoje chamadas de cianobactérias. Há uma grande diversidade desses organismos e a classificação delas é bastante complexa e polêmica. que tem um caráter endofítico e fixa o nitrogênio do ar. fazem parte dos Reinos Protistas e Plantae. faz associação simbiótica com uma samambaia aquática de nome Azolla. . O tamanho delas pode ser o de uma bactéria normal. As dos procariontes fazem parte do antigo Reino Monera. Mycrocystis é um importante organismo que causa florações em águas. Em geral. Elas apresentam cloroplastos. O segundo grande grupo de algas. sem causar aparentemente dano a seus hospedeiros. apresentam clorofila a e b. Elas apresentam.54 Microbiologia muitas possuem cloroplastos. Nostoc. Spirulina. que pode ser importante. Anabaena. Um exemplo interessante de microalga verde é a Chlorella que é usada na alimentação humana e tem aproximadamente caráter endofítico Situado ou que ocorre dentro de tecidos de plantas. Dinophyta (dinoflagelados) e Bacilariophyta (diatomatáceas).5 a 1µm até células maiores de 10µm. as eucariontes. O estudo das algas é chamado ficologia. com destaque para as cianofíceas. Vale destacar que a Anabaena. Em geral habitam ambientes tanto terrestre como aquáticos. Nodularia e Microcystis. mas há também outras que são muito diferentes dos vegetais. onde é realizada a fotossíntese. Exemplos de gêneros de cianobactérias são: Oscillatoria. em sistemas de produção de arroz irrigado. que é verde. Rhodophyta (algas vermelhas). amido e lipídios como substância de reserva e habitam ambientes úmidos e aquáticos (principalmente água doce). Elas são do domínio Bactéria. em geral. são unicelulares ou filamentosas e são fototróficas. e são classificadas em filos: Clorophyta (algas verdes). Em linhas gerais. com diâmetro de aproximadamente 0. as algas podem ser microscópicas (microalgas) e macroscópicas (macroalgas) e apresentam pigmentos fotossintéticos. Apresentam pigmentos chamados ficoeritrinas. Apresentam uma carapaça dura.Reino Protista 55 10µm de diâmetro. Os kelps. apresentam como pigmento carotenoides e como substância de reserva amido e gordura. Exemplos de filamentosas verdes são dos gêneros Spirogyra. Podem produzir toxinas que matam peixes e outros animais. pigmentos carotenoides e xantofilas. apresentam clorofila a e c. em termos ecológicos no planeta. são constituídos por algas da ordem Laminariales. da cadeia alimentar de . Exemplos desse grupo são as Wakame (Undaria e Sargassum) e Kombu (Laminaria). são aquáticas e bastante empregadas na alimentação oriental para fazer sushi. com grande quantidade de sílica e têm uma diversidade de formas. a maior importância das algas. têm clorofila a e c. A partir dos antigos depósitos das frústulas. As Dinophytas (dinoflagelados) são unicelulares. que é uma alga vermelha do gênero Porphyra. Um exemplo desse tipo tem o nome de Nori. com essa estrutura dura e rígida. Outra importante função desse grupo de organismos é que fazem parte. está na produção global de oxigênio. que habitam uma vasta área de superfície dos oceanos. podendo apresentar formas microscópicas até os “Kelps” que podem chegar a 60 metros. As Euglenophyta (euglenas) são unicelulares com flagelos. podem formar rochas denominadas diatomito. importantes na culinária oriental. As Rhodophytas (vermelhas) têm clorofila a e d e apresentam amido das florídeas como substância de reserva. carotenoides e xantofila como pigmento.2 A importância das algas Pelo fato já salientado que fazem fotossíntese. podendo ser usadas na fabricação de filtros e pedras de raspagem de calos em pessoas. Há estimativas de que mais de 50% do O2 está ligada às algas. a substância de reserva é a crisolaminarina e têm também carotenoides e xantofila. As Bacilariophyta (diatomatáceas) são unicelulares. Kelps Coberturas extensas de algas (“florestas de algas”).2. através do fitoplâncton. têm como substância de reserva grânulos de paramilo. têm clorofila a e c. têm clorofila a e b. Ulothrix e Cladophora. 3. As Phaeophytas (marrons) são marinhas. variam de tamanho. aquáticas e terrestres. As algas. em 1989.1 – Floração de algas verdes no lago Titicaca. e inclusive o ser humano. conforme já mencionado na introdução. Além de serem alimentos. do navio Exxon Valdez. outros organismos chegam e as camadas vão ficando maiores nesses ambientes desbravados pelas algas. que pode contaminar peixes. (Fotografia de Viviane Mara Woehl – arquivo pessoal – julho de 2005). juntamente com as plantas. uma imensa área e um grande número de espécies sejam afetados. Além desse aspecto biológico. incluindo grandes animais. Você já deve ter visto. quando em viagem. num processo chamado intemperismo. as algas se fixam nas rochas e. as algas podem também se nutrir de bactérias. moluscos e crustáceos. podem se reproduzir em grande escala e contaminar as águas. do ponto de vista humano. começam a liberar substâncias orgânicas que quebram a estrutura das rochas formando os solos. É de se esperar que. participam dos processos de formação de muitos solos. Peru. Por serem produtores primários. Um aspecto negativo das algas. .56 Microbiologia muitos seres vivos. num grande vazamento de petróleo. uma rocha exposta. Com o passar do tempo. contendo muitos organismos verdes limosos na sua superfície. através da produção de toxinas. por exemplo. como. há a poluição visual Figura 3. e os solos são formados de forma bem superficial. tendo umidade e calor. com o passar do tempo. é que muitas delas. De forma lenta e contínua essa rocha vai se desgastando. equilibrando o meio ambiente. Com certeza. principalmente no verão. e tem a . A poluição por fertilizantes pode causar um problema maior. Vários produtos são feitos de algas como. há uma grande deposição de matéria orgânica. pelo desbalanceamento nutricional nas águas. Wakame e Kombu. que podem ser utilizados para fazer o sushi e para o consumo em saladas e sopas. como cremes para a pele e pasta de dentes. No geral. Normalmente isso ocorre pelo desequilíbrio nutricional nas águas pela descarga de esgotos ou fertilizantes. Derivados de algas. na lagoa Rodrigo de Freitas. espessante e estabilizante. estudado com mais detalhe em outro capítulo desse livro.Reino Protista 57 pela enorme produção de massa verde. por exemplo. por exemplo. pode ser utilizado na indústria de cerveja. como. como vimos na introdução para as algas diatomatáceas. no Rio de Janeiro e em muitas represas do estado de São Paulo. um polissacarídeo. você já deve ter lido sobre isso em várias partes do país. os problemas estão todos envolvidos e atuando paralelamente. A carragenina é outra substância que atua no clareamento de cerveja e é. tem uma dimensão maior pelo efeito desses no meio ambiente. A eutrofização é esse fenômeno de crescimento desordenado de algas e plantas que pode atingir níveis preocupantes no ambiente. A consequência natural. com destaque para os elementos nitrogênio e fósforo. extraído de algas marinhas do gênero Gelidium. a microbiologia é uma importante disciplina que. o alginato. Outro produto de grande destaque é o ágar. No aspecto biotecnológico. estabilizantes e espessantes. Com o excesso de massa verde. afetando muitos seres vivos. podemos ver a importância das algas em várias áreas de atuação humana. por exemplo. que são feitos a partir desses organismos. Na indústria de alimentos há uma gama de produtos na culinária oriental que se destaca e que cresce a cada dia. Há vários produtos. apesar de estudar microrganismos. que exigirá uma quantidade elevada de oxigênio para a sua decomposição. Em macroalgas temos os exemplos de Nori. em muitos casos. e outros. também. como. Como você pode notar. na indústria farmacêutica com a produção de cosméticos e medicamentos. e na preservação de frutas. é a mortalidade de peixes e outros seres vivos. As algas podem também fazer parte de filtros. como é o caso de Israel e nos Estados Unidos. como o Omega-3. e apresentam vários minerais. . em microbiologia e outras áreas. atuando como gelatinas. geralmente móveis e sem parede celular. Spirulina e Dunaliella. já que muitas pessoas estão aderindo a essas dietas alternativas. para tentar desvendar crimes. Curiosamente. Além de fornecerem várias vitaminas. Na microbiologia forense. recentemente. as algas são ricas em proteínas. A biomassa das algas.58 Microbiologia função de solidificar o meio. usualmente. como cultura de tecidos vegetais e animais. Em resumo. tem sido bastante estudado o potencial de algas na indústria de combustíveis. quando alguém vai fazer um exame de paternidade. a importância das algas é muito grande e está em fase de expansão. materiais biológicos são analisados e podem também utilizar a agarose. são encontrados em farmácias e supermercados. 3. a ficobiliproteína. as algas podem participar dessa importante atividade. em diversas áreas do conhecimento humano. não muito consumidos no cotidiano. A agarose é um produto mais refinado e que é utilizada na composição do gel de análises de biologia molecular.3 Protozoários Além das características que os incluem no reino Protista (células eucarióticas e unicelulares). empregada nas análises de imunofluorescência. os biocombustíveis. Esses produtos. como ocorre em muitas partes do mundo. Esse ágar é bastante usado na produção de meios de cultura. São unicelulares unos. principalmente em países com grande exposição ao sol. na Califórnia. em forma de cápsulas. os protozoários são heterotróficos. Nessa linha de produção de biomassa. no mercado de produtos naturais e estão em franco crescimento. por exemplo. pode também ser utilizada para a fabricação de ração. Em várias partes do mundo há a produção dessas algas em tanques oxigenados. adubos orgânicos e na produção de pigmentos como. As microalgas podem ser utilizadas na dieta humana. com exemplos dos gêneros Chlorella. muito na mídia mundial. substâncias antioxidantes. Podem se locomover por pseudópodes. Protozoários flagelados que vivem em associação com cupins. caracteriza-se pelo aparecimento de brotos ou gemas. como Fissão Binária forma de proteção quando é transmitido de um Nome dado ao processo de reprodução assehospedeiro para outro. Apresentam dimensões variáveis. que surgem e crescem ligados ao organismo inicial e que podem.000 µm. A reprodução assexuada pode ser por divisão ou fissão (binária ou múltipla) e gemulação. cada uma com o mesmo genoma da “célula-mãe” (com o mesmo DNA ou material genético da “célula-mãe”). Amoeba proteus. se apresentam sempre de forma celular isolada. as mais citadas são as causadoras de problemas para o homem. Após a formação de vários núcleos. dele se desprender em certa época da vida. flagelos ou cílios. ou não. 400 µm e alguns ciliados chegam a 2. Como heterotróficos podem atuar como saprógenos decompondo a matéria orgânica. Ele também pode ocorrer durante a reprodução. também chamada de gemiparidade ou brotamento. Eles podem produzir cistos.1 Classificação Devido ao fato de serem heterotróficos e necessitarem buscar alimento. Os protozoários possuem capacidade de regeneração de partes perdidas. uma única célula se separa em células-filhas. . envoltórios temporários que aumentam a proteção contra as agressões externas. Leishmania donovani. não formam agrupamentos ou filamentos. Falta de alimento e desidratação favorece o encistamento. São evaginações da membrana plasmática que surgem por meio de deslocamentos do citoplasma e que movimentam a célula e englobam partículas. incluindo os próprios protozoários (holozoicos) e simbiontes. mas não digerida) em substância glicogênica que é assimilada pelo inseto. utilizadas para a alimentação e a locomoção. Fissão Múltipla O núcleo se divide múltiplas vezes antes da célula se dividir.pseudo + podes) é um termo para as extensões fluídas do citoplasma de seres unicelulares. A sexuada pode ser por conjugação (união temporária de dois indivíduos para troca de material genético) ou fusão de gametas (comparável aos espermatozoides e óvulos). 3. 59 ou seja. 10 µm. A característica de mobilidade foi responsável pela sua denominação de primeiros animais (protos = primeiro. a principal característica utilizada é o modo de locomoção.Reino Protista pseudópodes Em grego: falsos pés . São divididos em quatro grandes grupos: Gemulação A gemulação. uma pequena porção do citoplasma se concentra ao redor de cada núcleo e então. Apesar de existirem inúmeras espécies. parasitas e predadores. xuada dos organismos unicelulares que consiste na divisão de uma célula em duas por mitose. degradam a celulose (ingerida. zoom = animal).3. A reprodução pode ser sexuada ou assexuada. único ciliado patogênico ao homem. Os cílios também auxiliam na alimentação. servem para a ingestão. formam esporos e as formas adultas não apresentam organelas de locomoção. entretanto. Sarcodina Locomoção por pseudópodes. Exemplos: • Plasmodium vivax .Causador da malária e tem como agente transmissor os mosquitos. T. • Giardia lamblia . hominis. vaginalis . • Coccídios que atacam a parede intestinal como as nosemoses. Exemplos: • Trichonympha collaris . prejudica outras atividades agrícolas pela falta de polinização. um ciliado comum na água e o Balantidium coli. respectivamente. destruindo as colmeias. inflamação no intestino e trato urogenital. A Entamoeba histolytica é a espécie característica deste grupo. . se nunca a tiveram ou se a perderam. O agente transmissor é o barbeiro (Triatoma). Sporozoa São pequenos. parasitas obrigatórios. a posição e o tamanho são importantes na classificação. São conhecidos como amebas. O número.Causadores de gengivites. Além de ocasionar problemas na produção de mel.Causador da doença de Chagas.60 Microbiologia Mastigophora Locomoção por flagelos. Além da locomoção os pseudópodes. T. A Nosema apis ataca as abelhas. conduzindo o alimento para o poro bucal.Causa diarreia. Ciliophora Locomoção por cílios. principalmente em crianças.Simbionte de cupins. É um dos eucariotos mais antigos. • Trichomonas buccalis. • Trypanossoma cruzi . não se sabe. Não apresenta mitocôndrias. O grupo tem representantes como Paramecium. e são divididas em dois tipos: as macroalgas e as microalgas. São Paulo: Pearson Prentice Hall. Como grupo é um dos principais formadores do plâncton. 1. ciclagem de nutrientes e fazem parte da alimentação de vários seres vivos. S. .. ou parasitas de outros organismos. Resumo Protistas são organismos eucarióticos unicelulares. alguns são simbiontes. Os protozoários são microrganismos que apresentam reprodução sexuada ou assexuada e podem ser móveis ou não. por participar dos processos de formação do solo. Conceitos e Aplicações.. PARKER. PELCZAR JR. J.Reino Protista 61 3. ed. No entanto. As algas são também muito importantes ecologicamente. São Paulo: Makron Books. Microbiologia. podem contaminar a água e produzir toxinas. M. KRIEG. ed. As algas fazem fotossíntese. produzindo uma significativa quantidade de oxigênio para o planeta. incluindo o homem. Referências MADIGAN.3. M. 2004. v. 524p... que é a base da cadeia alimentar dos ambientes aquáticos. M. 2. 1996. quando em desequilíbrio ambiental.2 Importância Grande importância é dada aos protozoários pelos problemas de saúde causados ao homem. Microbiologia de Brock. como os que vivem no rúmen de determinados mamíferos realizando a digestão da celulose. tradicionalmente divididos em fototróficos (algas) e heterotróficos (protozoários). N. MARTINKO. J. 608p. E. Outros são decompositores de matéria orgânica. A grande maioria dos protozoários não é patogênica ao homem. T. Em termos ecológicos são importantes por fazerem parte da cadeia de alimentação de vários seres vivos. R. Há ainda os simbiontes. CHAN. J. Alguns podem ser predadores. 10. ajudam nos processos de decomposição da matéria orgânica e podem ser patogênicos ao homem e animais. C. outros atributos tão ou mais importantes são normalmente esquecidos. Podem ser utilizadas na indústria em vários produtos e. c a p í t u lo 4 . reprodução e importância.Fungos Neste capítulo serão estudados os fungos. morfologia. c a p í t u lo 4 . com destaque para as suas características. . Grande parte atua como facultativos. O DNA é linear e associado a histonas. parasitas. outros de animais e mesmos de fungos. portanto. São quimioorganotróficos que se nutrem por absorção. 4. vegetal e protista. local onde é sintetizado o RNA ribossomal e mitocôndrias. onde estão os cromossomos. b) Metabolismo heterotrófico: Não possuem clorofila. O número de cromossomos é superior a um e variável com a espécie. Apresenta nucléolo. predadores ou simbiontes. Como saprógeno. Podem ser saprógenos. organelas responsáveis pela respiração e fosforilação oxidativa.Fungos 65 4.2 Características Os organismos pertencentes ao reino Fungi são caracterizados por apresentarem: a) Célula eucariótica: Células com núcleo envolto por membrana. apresentando. enquanto que alguns são obrigatórios. dessa forma não realizam fotossíntese. libera as enzimas no meio as quais desdobram as macromoléculas em subunidades que podem ser absorvidas. . Eles podem Quimioorganotróficos Organismos que oxidam somente substratos orgânicos.1 Introdução O reino Fungi ocupa uma posição de interface com os reinos animal. Historicamente vem sendo comparado às plantas. mais DNA que os procarióticos. mas apresenta células somáticas sem diferenciação ou divisão de trabalho. Muitos são parasitas de plantas. São ovais (esféricas alongadas) e .3 Morfologia Os fungos apresentam formas diferenciadas nas estruturas somáticas ou reprodutivas. 4. também chamado de glicoaminoglicano).66 Microbiologia usar suas enzimas para matar as células e depois usá-las (Necrotróficos) ou podem produzir hifas especializadas denominadas de apressórios e haustórios para se fixarem nas células dos hospedeiros e absorverem os nutrientes (Biotróficos). As formas unicelulares são conhecidas como leveduras. É constituída de um componente microfibrilar (“esqueleto”) localizado no lado interno da parede embebida por uma matriz que se estende para o lado externo. 4. que embora sejam morfologicamente parecidos com os fungos não estão filogeneticamente relacionados a eles. Muitos fungos formam associações com raízes de plantas (micorrizas) favorecendo a absorção de nutrientes e água. d) Geralmente imóveis: Alguns grupos relacionados aos fungos podem apresentar flagelos e alguns são ameboides.3. parasitismo e simbiose. A celulose geralmente está ausente nos fungos verdadeiros. Estas diferenças morfológicas são a base dos sistemas de identificação. Ela é mais comum na Stramenopila (Oomycetos). protege o citoplasma e é necessária nas associações para reprodução.1 Sistema somático É constituído por uma ou mais células. e) Maioria aeróbia: Principalmente os filamentosos. As leveduras são facultativas. A matriz é de polissacarídeos solúveis em água (glicanas e glicoproteínas). c) Parede celular: É responsável pela forma. Lipídeos e melaninas são outros compostos que podem estar presentes. O componente microfibrilar é constituído de um componente cristalino insolúvel em água que inclui glicanas (polímeros de glicose de ligação variada) e quitina (polímeros de N-acetil-glicosaminas. em situações tais como.Fungos 67 maiores que as bactérias. As hifas são finas (5 a 10 µm de diâmetro). surgindo apenas na base de estruturas reprodutivas ou em partes velhas formando micélios asseptados ou cenocíticos. transparentes e rígidas. produzindo ramificações. pois. As hifas podem diferenciar-se formando estruturas mais complexas (Figura 4. Cada fragmento que contém núcleos é capaz de gerar novos indivíduos. Possui a função de manter a integridade hifal. No filo Ascomycota. Estruturas eletronicamente densas de forma esférica.1A).): • Rizoides: hifas especializadas que penetram no substrato apresentando forma de raízes e servem para sustentação e nutrição. No entanto podem existir poros que permitem a migração de núcleos e outras organelas entre as células formando um protoplasma contínuo. O crescimento também pode ocorrer em outras partes. Fungos dimórficos apresentam tanto a forma unicelular (leveduras) como a multicelular (filamentosa). Algumas vezes estas invaginações são produzidas em espaços regulares com 1. com dimensões que variam de 1 a 5 µm por 50 µm. Ocorrem. Elas crescem por alongamento pela ponta. As células são reunidas pelas extremidades formando um tubo denominado de hifa e o conjunto destas o micélio. os poros às vezes podem ser bloqueados por estruturas como corpos de Woronin. envelhecimento e ataque por outros organismos. Ocorrem principalmente entre os parasitas. impedindo desta forma que haja extravasamento citoplasmático com consequente morte do organismo. Em alguns casos como no filo Basidiomycota o septo pode tornar-se inflamado próximo ao septo. provavelmente. retangular ou hexagonal. Não tem mobilidade e formam em meios de cultura colônias lisas e brilhantes. 2 ou mais núcleos. Quando crescem fora do hospedeiro são filamentosos e dentro destes são leveduras. . quando então é denominado de dolíporo-parentossomo.1B). Tipos de Hifas Muitas espécies de fungos apresentam interrupções nas hifas chamadas de septos (invaginações entre as células) (Figura 4. nesta região. dividindo os filamentos em células distintas. As formas multicelulares ou filamentosas são conhecidas como bolores. A célula cenocítica é essencialmente uma célula com muitos núcleos. semelhantes às das bactérias.2. a ligação dos polissacarídeos ainda não é fixa o que permite a inclusão de outras unidades. Em outras espécies o septo raramente está presente (Figura 4. (Modificado de PELCZAR et al. p. p. . 125). • Haustórios ou sugadores: hifas que penetram no hospedeiro para absorver nutrientes. 125 e SILVEIRA. 1996. 10-11). (Modificado de PELCZAR et al. As hifas podem se organizar em: • Rizomorfos ou cordões miceliais: conjunto de hifas reunidas paralelamente podendo se entrelaçar. Quando as hifas perdem a sua individualidade.2 – Diferenciação de hifas.. que é muito resistente as condições adA A Hifa Não septada B B Hifa septada Núcleo Septo Núcleo Figura 4. • Plectênquimas: reunião de hifas formando massas consistentes densas com fusão das paredes. o plectênquima é denominado de esclerócito.. p. • Grampo de conexão ou fíbula: característico de micélio binucleado de Basidiomycota. A Rizoides B Anastomoses C Grampo de conexão D Sugadores Figura 4.1 – Tipos de hifas.68 Microbiologia • Anastomose: união de hifas. 1996. 1995. 3 – Reprodução assexuada.. p.3. p. Órgãos reprodutivos podem ter origem nos estromas.3C). . Os fungos podem apresentar estruturas de reprodução assexuada (Figura 4. 1995. é a chamada fase anamórfica (fase assexual) e pode ocorrer por diferentes procedimentos: a) Fragmentação b) Formas de resistência como: Plectênquimas: esclerócitos e estromas. 34-35 e PELCZAR et al. A Artrósporos B Clamidósporos C Fissão binária D Brotamento ou gemulação Figura 4.2 Sistema reprodutivo As estruturas reprodutivas exibem uma diversidade de formas.Fungos 69 versas. d) Clamidósporos: esporos formados por células especiais de descanso (Figura 4.3B). pois não envolve a fusão de gametas. c) Artrósporos: esporos que se formam pela quebra das extremidades da hifa (Figura 4. 4. 318). Quando as hifas depois de soldadas ainda conservam a sua individualidade a estrutura é denominada de estroma. Reprodução assexuada Esta forma de reprodução também é denominada de somática ou vegetativa. e) Fissão binária: divisão da célula (Figura 4.3) ou sexuada. 1980. (Modificado de SILVEIRA.3A). Em alguns casos é difícil diferenciar os dois tipos. que são utilizadas na classificação. 4). Envolve a união de dois núcleos compatíveis. • Os esporos dos fungos normalmente são imóveis (aplanósporos). estão contidos num esporângio. • Conídias são esporos exógenos imóveis localizados nas extremidades nas hifas. fusão de hifas ou células. g) Esporos: Os esporos representam o método mais comum de reprodução assexuada (Figura 4. fazendo com que os núcleos fiquem juntos na mesma célula. Apenas um grupo. . c) Meiose: divisão reducional. que é sustentado por um zoosporangióforo. Eles variam em cor (transparentes. os quitrídios produzem zoósporos. amarelos. imóveis. Ocorre em três fases: a) Plasmogamia: união de dois protoplastos que pode ocorrer de várias maneiras. vermelhos. Há alta incidência de recombinação e formação de novos genótipos. marrons. compatíveis ou não.3D). • Esporos endógenos imóveis são denominados de esporangiósporos. que é sustentado por uma hifa denominada de esporangióforo. Reprodução sexuada A fase sexual também é denominada de teleomórfica. iguais. reduzindo outra vez o número de cromossomos ao estado haploide. pretos) e forma (ovais. b) Cariogamia: fusão de dois núcleos. Algumas espécies podem produzir até quatro tipos de esporos. helicoidais). globulosos. esféricos. diferentes. estão contidos num zoosporângio. serem imóveis (aplanósporo) ou móveis (planósporos ou zoósporos). • Esporos endógenos móveis são denominados de zoosporangiósporos. gametas móveis. Um indivíduo pode produzir diferentes tipos de “machos” e “fêmeas”.70 Microbiologia f) Brotamento ou gemulação: surgimento de protuberância que vai aumentando até originar outra célula (Figura 4. Os esporos podem estar no interior de estruturas (endógenos) ou externamente (exógenos). verdes. No caso de serem diferentes o “macho” é chamado de anterídeo e a “fêmea” de oogonia ou ascogônio. 318-319).5): • Oósporos: Esporos produzidos dentro da oogônia (Figura 4. Os órgãos sexuais são chamados de gametângios e formam os gametas.. produzidos a partir do contato de duas hifas (Figura 4. Diferentes tipos de esporos sexuados são produzidos (Figura 4.Fungos 71 A Esporangiósporos Esporos endógenos imóveis Esporangiósporo Esporângio B Zoosporangiósporos Zoósporos Zoosporângio Esporos endógenos móveis Esporangióforo Esporangióforo C Conídias Conídias Esterigma Esporos exógenos imóveis Conidióforos Conidióforo Figura 4.5B). p. Quando não se distingui a sexualidade (“macho” ou “fêmea”) são denominados de isogametângio e isogametas. p. .4 – Tipos de esporos assexuados. (Modificado de PELCZAR et al.5A). 263. 1980. • Zigósporos: Esporos de parede espessa. 1996. o que outrora se classificou como fungo. monofilética.5C).5 – Tipos de esporos sexuados.5D). A Oósporo Gametângio B Zigósporos Zigósporo Gametângio Gameta Oósporo C Ascósporos Ascos com ascósporos D Basidiósporos Basidiósporos Fios estéreis Basídio Figura 4. geralmente em número de 8 (Figura 4.4 Sistemática de fungos É utilizada uma classificação filogenética. 324). 1980. p. hoje pode estar em . • Basidiósporos: Esporos produzidos na extremidade de basídios (clava). Como o aspecto morfológico foi determinante nesta classificação.72 Microbiologia • Ascósporos: Esporos produzidos no interior de ascos (saco). 4. (Modificado de PELCZAR et al.. e cada grupo contém um ancestral e todos os seus descendentes. ou melhor. 319. geralmente em número de 4 (Figura 4. solo úmido e vegetais em decomposição. O zigoto pode dividir-se repetitivamente por meiose formando um plasmódio.4. pois formam um pseudoplasmódio. 4.Fungos 73 outro grupo. Estas células podem apresentar tipos sexuais e podem fundir-se formando um zigoto diploide. alimentando-se de bactérias. multinucleada envolta por uma membrana citoplasmática). Os pseudoplasmódios assemelham-se . pois formam plasmódio verdadeiro (massa de protoplasma ameboide. A meiose ocorre dentro dos esporos (esporangiósporos) produzindo células haploides. Assim. pois indivíduos que apresentam formas semelhantes podem não apresentar um histórico evolucionário igual. ou seja.1 Reino Protista Dentro deste reino há quatro filos que. Acrasiomycota São denominados de fungos limosos celulares. os núcleos não estão separados por membranas celulares em células individuais. Acrasiomycota. Tem por habitat a água doce. o protoplasma plasmodial torna-se concentrado surgindo um esporângio pedunculado. Sob condições adversas agregam-se formando uma massa viscosa com muitos pseudoplasmódios (as amebas permanecem com suas membranas celulares). Myxomycota São denominados de fungos limosos acelulares. Quando as condições do ambiente tornam-se adversas (mais seco ou faltam alimentos). No estágio vegetativo estão na forma de células isoladas (semelhantes a protozoários). embora não estejam relacionados são denominados de fungos limosos: Myxomycota. No estágio vegetativo apresentam-se como amebas (protozoários) nutrindo-se por fagocitose (bactérias) ou absorção. Os plasmódios nutrem-se de materiais em decomposição (absorção). Plasmodiophoromycota e Dictyosteleomycota. hoje por questões de tradição e praticidade três diferentes grupos são estudados pelos micólogos. A fase de crescimento é formada por células haploides com dois flagelos. 260). Plasmodiophoromycota Durante a fase de crescimento apresentam-se como plasmódio multinuclear. Plasmodiofora brassicae provoca hérnia das crucíferas. 1996.74 Microbiologia as lesmas e podem migrar e transformar-se em corpos de frutificação produtores de esporos.. Dictyosteliomycota Formam flagelados. (Modificado de PELCZAR et al. Os esporos espalhados germinam e dão origem as amebas completando o ciclo.6. p. sem parede celular. pseudoplasmódios e produzem esporos não O ciclo de vida dos fungos limosos é sumarizado na Figura 4. São fungos limosos parasitas obrigatórios que provocam aumento anormal no tamanho (hipertrofia) e no número de células (hiperplasia). .6 – Ciclo de vida de um Dictyosteliomycota. Esporos 5 7 Corpos de frutificação 8 11 Lesmas Esporo Migração do pseudoplasmódio Germinação Centro de agregação (formação do pseudoplasmódio) Agregação Amebas Figura 4. Apresentam zoósporos com dois flagelos chicoteantes. pois. os gametângios são diferenciados. Enquanto que os fungos apresentam parede de quitina. Muitos são aquáticos vivendo como saprógenos. em outros. Geralmente filamentosos com micélio cenocítico. com células móveis com flagelos complexos (ornamentados). Oomycota São reconhecidos como sendo diferentes do reino Fungi. Espécies do gênero Saprolegnia são aquáticos e saprógenos. Possuem parede com quitina e celulose. estão mais relacionados às algas. Embora não filogeneticamente relacionados aos fungos. Nas formas simples todo o talo age como um gametângio. Reproduzem-se somente assexuadamente pela produção de zoósporos Labyrinthulomycota São conhecidos como fungos em malha. Apresenta três filos: Oomycota. eles têm nutrição por absorção e morfologia semelhantes.4. Hyphochytriomycota Organismos semelhantes aos quitrídios. Plasmopora viticola nas videiras e Pythium provoca tombamento em mudas.7 apresenta o ciclo de vida de um Oomycota. introduzindo suas hifas nos hospedeiros. Phytophthora infestans provoca doenças em batata. Hyphochytridiomycota e Labyrinthulomycota. os oomicetos apresentam glicanas e/ou celulose. A figura 4. A reprodução assexuada ocorre pela produção de esporângio com zoósporos biflagelados (ornamental e chicoteante). .2 Reino Stramenopila É um novo reino baseado na estrutura do flagelo que está sendo proposto a partir das algas. bem como por considerações práticas têm sido estudados pelos micólogos. outros são parasitas. O “macho” pequeno denominado de anterídeo e a “fêmea” globosa denominada oogônia.Fungos 75 4. Após a cariogamia ocorre a meiose e um ou mais oósporos são produzidos. onde liberam enzimas digestivas para depois absorverem os nutrientes. A reprodução sexuada ocorre por contato gamentangial produzindo oósporos. mas por tradição. 7 – Ciclo de vida de um Oomycota.. p. 1996. 705). (Modificado de ALEXOPOULOS et al.76 Microbiologia D Cisto Germinação E F Esporo Encistamento C Zoósporo G Cisto Germinação B Zoosporângio Esporulação Crescimento H O Germinação dos oósporos I A Hifas somáticas Formação de gametângios Meiose N Oósporos n) e (2 loid dip (n) ide Fase plo ha Fase J Gametângios após meiose M Cariogamia K L Plasmogamia Diferenciação dos oósporos Figura 4. . O zigósporo desenvolve-se dentro de um zigosporângio que é formado de dois gametângios (compatíveis e iguais ou diferentes). hifas velhas ou danificadas) bem desenvolvido (filamentoso). quitina e queratina. Acaulospora.Fungos 77 4. Os Zygomycetes apresentam esporos sexuados chamados zigósporos (esporo de repouso de paredes grossas). Ascomycota e Basidiomycota) e uma morfoclasse (Deuteromycota). bem desenvolvido. que apresentam rizoides e estolão. Zygomycota Possuem micélio cenocítico (só existe septo separando partes reprodutivas.3 Reino Fungi São os fungos verdadeiros. São saprógenos ou patogênicos de plantas. São os únicos fungos verdadeiros que possuem células móveis (esporos com um flagelo chicoteante). É constituído de quatro filos (Chytridiomycota. Ela apresenta os seguintes gêneros: Glomus. São divididos em duas classes: Zygomycetes e Trichomycetes.4. nutrem-se por absorção e possuem micélio. cujas hifas no interior do hospedeiro formam arbúsculos para a realização das trocas simbióticas e vesícula onde são depositadas substâncias de reserva. . Apresentam micélio cenocítico com parede celular contendo quitina e glicanas. Chytridiomycota São chamados de quitrídios. animais e fungos (ascomicetos e basidiomicetos). Gigaspora e Sclerocystis. Como saprógenos vivem no solo e água decompondo celulose. A Mucorales representa fungos decompositores como o Rhizopus stolonifer. Alimentam-se pelas hifas que penetram no hospedeiro ou material orgânico. Scutellospora. Entrophospora. Apresenta duas ordens: Mucorales e Glomales. A reprodução assexuada é por esporangiósporos que se desenvolvem no interior de esporângios. Zygomycota. A Glomales inclui os fungos endomicorrízicos denominado de MVA. As hifas podem diferenciar-se em rizoides. ou de forma globuloide ou ovoide com uma única hifa. mas também podem ser unicelulares (leveduras) e dimórficos. ascogônia – fêmea). Os ascomicetos apresentam diferentes ciclos de vida. p. (Modificado de SILVEIRA. A parede celular é constituída de quitinas e algumas vezes há a presença de celulose. Após a plasmogamia (fusão dos protoplastos). Os conidióforos podem ser nús ou reunidos formando estruturas de frutificação (picnídeos. produção de inoculantes (micorrizas) e produção de molho de soja (shoyu). O micélio é septado.78 Microbiologia Os Tricomycetes apresentam espécies que vivem em associação obrigatória com artrópodes. Na reprodução sexuada há a necessidade da presença de dois núcleos compatíveis na mesma hifa que podem provir de células. Os dois núcleos podem permanecer na mesma hifa e sofrer sucessivas divisões resultando em um grande número de células dicarióticas. que é uma célula em forma de clava (contém 8 ascósporos. Junto com os Basidiomycotas são considerados os fungos superiores e tiveram um ancestral comum. sorédias. Ascomycota São filamentosos.8). que são característicos de cada espécie.9). O filo apresenta a reprodução assexuada através de conídias e sexuada por ascósporos. 130). 1995. Os ascósporos são contidos nos ascos. Os ascos podem estar separados ou contidos em ascocarpos. Organismos pertencentes a este filo são utilizados na produção de ácidos orgânicos. geralmente nos ascos jovens. fragmentação. com um ou mais núcleos. Há vários tipos de ascomas (ascocarpos) (Figura 4. acérvulos. Os esporos assexuados são produzidos nas extremidades das hifas (conídias) sustentados por uma hifa (conidióforo).8 – Tipos de ascomas. mas pode variar de 1 a centenas). Podem iniciar o ciclo com a germinação dos esporos (ascósporos ou co- A Apotécio B Cleistotécio C Peritécio Figura 4. com poro simples e corpo de Woronin. Seguida a fusão ocorre a meiose resultando em 4 núcleos haploides e após uma mitose que dará origem aos oito ascósporos (ascoporogênese). esporodóquios e sinemas) (Figura 4. clamidósporos e esporos. A reprodução assexuada pode ocorrer por fissão. . hifas ou gametângios morfologicamente iguais ou diferentes (anterídio – macho. drogas antiinflamatórias. ocorre a cariogamia (fusão dos núcleos). Quando determinadas condições ocorrem. p.Fungos 79 nídias) por um ou mais tubos germinativos. (Modificado de SILVEIRA. desenvolvendo hifas e formando micélio. As leveduras possuem reprodução assexuada por fissão ou brotamento e sexuada com produção de ascos com quatro ascósporos. 1995.9 – Tipos de conidióforos. A Sinêmio B Esporodóquio C Picnídio D Acérvulo Figura 4. 28). 25. A produção de micélio pode levar a produção de conídias providenciando um contínuo fornecimento de esporos durante uma estação ou ano. em outros. Os ascósporos maduros são liberados e dispersos e o ciclo se repete. a ascogônia e o anterídio diferenciam-se das células somáticas. inicia-se o processo de reprodução sexuada. Dependendo do caso há a necessidade do encontro de hifas compatíveis. Os núcleos dos anterídeos passam para a ascogônia pelo tricógeno. Após a plasmogamia. seguida de meiose produzindo 4 células haploides que por mitose darão 8. a ascogônia pode desenvolver hifas ascogênicas (dicariótica) com os núcleos dividindo-se por mitose e em seguida ocorre a cariogamia. . Patógenos vegetais que causam doenças como a ferrugem e o carvão tem ciclos complexos. apresentando chapéu. O filo apresenta espécies que são utilizadas na alimentação (Agaricus. . apresentando micélio septado com grampo de conexão e doliporo. O micélio dicariótico se diferencia em basidiocarpo (corpo de frutificação que produz basídios) ou em micélio produtor de basídio. decompositoras de celulose. vinho e cachaça) e combustível (álcool). Amanita. O ciclo de vida dos basidiomicetos pode ser resumido nos seguintes passos: Os esporos (conídias e basidiósporos) germinam dando origem a hifas e micélios haploides.10). Pisolithus) e patogênicas (Armillaria). O fungo pode reproduzir-se pela produção de esporos assexuados a partir do micélio ou hifas compatíveis que se fundem. simbiontes de algas (formando os líquens) e plantas (micorrizas). O micélio dicariótico desenvolve-se por divisão simultânea dos dois núcleos. Lentinula edodes. patógenos (Claviceps purpurea) e predadores (de nematoides). Os basídios são formandos após plasmogamia. ectomicorrizas (Laccaria. outros emergem a superfície podendo permanecer fechados como os Gasteromycetos (Pisolithus) ou aberto como os cogumelos (Agaricus). A espécie Saccharomyces cerevisiae é um importante fermentador de açucares produzindo bebidas (cerveja.80 Microbiologia O filo apresenta espécies que atuam como saprógenos (degradadores de celulose. Os basidiocarpos são as estruturas fúngicas mais visíveis a campo. hemicelulose e lignina). formando um micélio dicariótico (dois núcleos em cada célula). O filo apresenta a reprodução assexuada através de conídias e sexuada por basidiósporos. Embora alguns permaneçam imersos nos substratos (hipógenos) como as trufas. cariogamia e meiose (os dois últimos ocorrem no basídio) dando origem a 4 basidiósporos haploides dispostos sobre a sua superfície. Basidiomycota São fungos superiores. geralmente dependentes das condições climáticas. Scleroderma. lamela e estipe (Figura 4. passando por um ou dois hospedeiros e estágios sucessivos de esporulação. Nos basídios são produzidos os basidiósporos. Pleurotus). parasitas. conhecidos como Deuteromycota típico. Por isso. podem ter perdido definitivamente esta característica. O gênero Arthrobotrys há muito conhecido dos micólogos. Muitas vezes a espécie é reclassificada. Constitui-se então de um grupo artificial ou uma morfoclasse. na realidade é um Ascomycota pertencente ao gênero Talaromyces. apresentando micélio septado. p. pode ser difícil identificar as estruturas reprodutivas. apenas a assexuada (anamórfica). pois não é conhecida a fase sexual (fase teleomórfica). pois o fungo pode receber nomes diferentes na fase teleomórfica e na anamórfica.Fungos 81 Píleo ou chapéu A A B B C C Lamelas Anel Pé ou Hastes Volva Rizomorfas Figura 4. (Modificado de SILVEIRA. como o estágio sexual é raro e o assexual é mais conhecido. Deuteromycota São fungos superiores. É possível que alguns representantes possam realmente não possuir a reprodução sexuada.10 – Partes do basidióforo. 1995. quando identificados. O gênero Penicillium. só foi identificado como pertencente à Ascomycota em 1994. mas também pode ocorrer que esta característica não tenha sido descoberta. pois alguns só se reproduzem sexuadamente em determinadas condições. No entanto. 29). a espécie continua a ser referida como tal. . isto cria muita confusão. Além disso. normalmente são pertencentes ao filo Ascomycota e mais raramente ao Basidiomycota. A descoberta muitas vezes é difícil. São conhecidos como fungos imperfeitos. 9 B). a identificação e a classificação deste grupo ficam restritas à reprodução assexuada. apresentam estruturas denominadas de fulcros. Outros esporos possuem fulcros higroscópicos. estroma e clamidósporos. esclerócios. Diante da falta de reprodução sexuada. O conidióforo é constituído de uma única hifa ou pode ser ramificada.82 Microbiologia Mesmo não conhecendo a fase sexuada. e patogênicos como a Candida albicans. 4. para facilitar o deslocamento. A Deuteromycota pode apresentar. notatum e P. A).5 Disseminação Geralmente ocorre através dos esporos. produtores de antibióticos (P. esclerócios e micélio. outras estruturas assexuais de propagação como. Cleistotécios apresentam fulcros com ganchos. que ocorre pela produção de conidióforos tendo nas extremidades as conídias. • Esporodóquio: Forma de almofada (Figura 4. que se unem uns aos outros aumentando a superfície e facilitando a planagem. . • Acérvulo: Formado em tecidos vegetais (Figura 4. Alguns esporos. Os principais veículos utilizados são: a) Vento: Como os esporos são normalmente pequenos e leves. uma levedura oportunista que provoca candidíase na boca e vagina em humanos. Penicillium). • Picnídio: Forma de figo (Figura 4.9 D). ainda. mas outras estruturas podem ser utilizadas como clamidósporos.9. O grupo apresenta decompositores de matéria orgânica (Aspergillus. este é o principal veículo utilizado. A presença de doliporo é característica de Basidiomycota. Os conidióforos podem ser simples ou agrupados formando estruturas especializadas como: • Sinêmias: Reunião de hifas (Figura 4.9 C). algumas características apresentadas no micélio facilitam a identificação. enquanto que poro simples é típico de Ascomycota. carregado as células conidiogênicas (células das quais são formadas as conídias. Chrysogenum). as fiálides). dificultando a dispersão. gotas de chuva. Mas para os que produzem zoósporos. eles ficam em “pé”. Desta forma. d) Homem: Através de suas atividades e no trânsito. fornecem as condições essenciais à propagação. b) Água: Para os fungos considerados superiores ela não é um veículo importante. Esclerócios de Sclerotium rolfsii tem o tamanho das sementes de mostarda. f) Insetos: Podem carregar no seu corpo esporos e micélio ou ainda alimentando-se de plantas contaminadas podem eliminar os esporos através das fezes. vento seco. veículos. portanto. c) Solo: É particularmente importante como reservatório para espécies que sobrevivem como saprógenos ou como parasitas facultativos no solo.Fungos 83 Quando as condições para a disseminação são adequadas. e) Sementes: Sementes contaminadas. caso contrário. g) Outros: Esporos ou micélio também podem ser transportados aderidos às penas e pelos de animais. podem levar de várias formas os fungos para outras regiões. sendo conduzidas junto com as sementes. mudas e pelo homem contribuem para a disseminação.6 Importância a) Decomposição da matéria orgânica e ciclagem dos nutrientes: A principal função dos fungos é atuarem na decomposição . a presença de orvalho. eles permanecem “deitados”. a formação de películas de águas e corpos aquáticos. Herbívoros ao se alimentarem de plantas podem consumir esporos que são liberados através das fezes. 4. contendo micélio no seu interior ou mesmo esporos que estão juntos as sementes. Os agricultores devem dar atenção especial aos funcionários (“boias-frias”) que prestam serviços em diferentes propriedades. não são separadas durante o beneficiamento. couve e outras crucíferas e. o deslocamento do solo por implementos agrícolas. os filos Myxomycota. ou com liquens que fornecem alimentos a uma gama de animais em regiões de tundras. O Ascomycota apresenta . um galho. corantes e antibióticos. madeiras e colheitas. Acrasiomycota. ácidos orgânicos. As características morfológicas como tipo de micélio. ou uma semente inviável que cai ao solo. Ascomycota e Basidiomycota) e uma morfoclasse (Deuteromycota). enzimas.84 Microbiologia da matéria orgânica realizando a ciclagem dos nutrientes. Os filos Ascomycota e Basidiomycota e a morfoclasse Deuteromycota apresentam micélio septado e esporos assexuados nas extremidades das hifas denominados de conídios. b) Produção de alimentos: Cogumelos e biomassa. Eles também podem provocar danos na decomposição de tecidos. c) Síntese de substâncias: Álcool. heterotróficos que se nutrem por absorção. O reino Fungi apresenta quatro filos (Chytridiomycota. O Chytridiomycota apresenta micélio não septado e é o único grupo dos fungos verdadeiros que apresenta esporos móveis. esporos sexuados e assexuados são utilizados como base na classificação destes organismos. d) Parasitas de animais. plantas e microrganismos: Ocasionam danos nas criações e culturas. como parasitas também podem ser utilizados no controle biológico de ervas e insetos. esporos sexuados do tipo zigósporo e assexuados do tipo esporangiósporos. Resumo Os organismos pertencentes ao reino Fungi são caracterizados por serem eucariotos. pois eles não vão diferenciar uma fibra. bebidas. Por questões de praticidade e históricas são estudados pelos micólogos além dos organismos pertencentes ao reino Fungi. de um produto ou um bem útil ao homem. Plasmodiophoromycota e Dictyosteleomycota do reino Protista e os filos Oomycota. vitaminas. e) Simbiontes: Como as micorrizas que favorecem o crescimento das plantas. Zygomycota. Hyphochytridiomycota e Labyrinthulomycota do reino Stramenopila. O Zygomycota apresenta micélio não septado. Introductory Mycology. Microbiologia.. ed. 10. M. SILVEIRA. CHAN. E. MIMS. Microbiologia.Fungos 85 esporos sexuados endógenos em ascos denominados de ascósporos. 608p. J. 1995. 1996. R.. CHAN. BLACKWELL. S. M. PELCZAR JR. KRIEG. M. 1. bem como podem trazer prejuízos na deterioração de produtos e materiais. REID. N. Os esporos sexuados do Basidiomycota são exógenos presentes nas extremidades de basídios. ed. 524p. Microbiologia. C.. M. R. São Paulo: Makron Books. 4. C. São Paulo: Pearson Prentice Hall. J. sendo denominados de basidiósporos. MADIGAN. 336p. São responsáveis pela síntese de inúmeras substâncias de interesse econômico como: antibióticos. E.. 2004. Inc. D. Os fungos desempenham importantes funções no ambiente como a degradação de compostos orgânicos propiciando a ciclagem dos nutrientes. Rio de Janeiro: Âmbito Cultural. Referências ALEXOPOULOS. J. 869p. Microbiologia de Brock. W. M. 1. Na agricultura são responsáveis pela associação com plantas que podem favorecer o crescimento vegetal ou ocasionar problemas como as doenças. v. v. J. . 2. PELCZAR JR. PARKER.. New York: John Wiley & Sons. São Paulo: Mc Graw Hill Ltda. 5.ed. T. V. 1980. 1996. J. ed. C. MARTINKO. 566p.. álcool e bebidas... S. C. Conceitos e Aplicações. c a p í t u lo 5 . c a p í t u lo 5 . cultivo. outros agentes infecciosos e as viroses. com destaque para as características gerais.Vírus Neste capítulo serão estudados os vírus. taxonomia. ciclos de vida. . inicialmente chamado de vírus da gripe suína. De forma bastante comum ouvimos falar de doenças causadas por eles e que assolam milhares de pessoas mundialmente.1 Introdução Um dos agentes infecciosos mais interessantes estudados em microbiologia e que está diariamente na mídia são os vírus. e têm grande importância econômica. logo diziam que era um veneno o agente causador. Muita gente ficou preocupada com a sua expansão e até chegou a utilizar máscaras de proteção. os microscópios mais rudimentares surgiram não faz tanto tempo assim e muitas doenças causadas por eles somente puderam ser identificadas mais recentemente. Pois bem. em gado. por exemplo. . Recentemente. Veneno. vem a expressão: “veneno”. quem são os vírus? Curiosamente. Afinal. estão em discussão os efeitos do vírus H1N1. Isso mesmo.Vírus 89 5. Será que os vírus são veneno? Por que eles têm esse estranho nome? Como você já estudou. causador da AIDS. a palavra vírus vem do latim e significa veneno. quando as pessoas não conseguiam associar uma determinada enfermidade com as bactérias ou outros seres vivos. que acabou ficando até os dias de hoje. Outro vírus que está sempre nas conversas do cotidiano é o HIV. Há os que causam a febre aftosa. Na época do inverno somos bombardeados com as informações de vírus de gripe e de resfriados. Dessa forma. chegou-se a conclusão de que eram organismos únicos. causador da febre hemorrágica. O importante é que eles estão em nosso dia a dia e que merecem um lugar especial no estudo da microbiologia e de tantas outras ciências que eles estão presentes. e têm ácidos nucleicos em sua constituição (o DNA ou o RNA). no sentido de que há um grande potencial da utilização deles na produção de vacinas e medicamentos. A grande maioria dos microbiologistas segue esse argumento. entre tantos outros exemplos de aplicação discutidos na parte de biotecnologia da nossa disciplina. Entretanto. Inicialmente. o assunto é bastante polêmico. Stanley. em 1892. na África. como nos seres vivos. isolou esse vírus e mostrou. Exemplos dessas enfermidades são: o vírus do HIV. o vírus do mosaico do fumo. Dmitri Iwanowski. O hantavírus. a partir de 1900. pensou que era uma bactéria mas. Historicamente. contaminar outra planta. Como você pode ver. já que eles causam grandes estragos. . ou tabaco. Há quem diga que sim. claro. Mas. um químico holandês chamado Adolf Mayer mostrou. um russo que estudava bactérias. teve um importante papel no estudo desses organismos. pois. Foi então feita a distinção entre esses dois tipos de agentes causadores de doenças.90 Microbiologia Outra questão interessante e que vale uma reflexão é se os vírus são considerados seres vivos ou não. tanto animais como vegetais. aparentemente sadia. um cientista norte-americano. como você também pode ver e concordar. células organizadas com as diferentes organelas. diferentes na estrutura de bactérias. hoje largamente estudado em relação às doenças em pessoas. mesmo filtrada. eles se multiplicam dentro de células. em 1995. através de isolados de macacos na África. através de outros estudos científicos. em 1886. com o auxílio do microscópio eletrônico. a sua estrutura bastante exótica. diferente de bactérias. que causa doenças severas em animais e seres humanos foi estudado em 1993. há quem defenda a ideia que não podem ser considerados seres vivos porque eles não possuem. que uma importante doença na planta de fumo podia ser propagada para outra planta. de que não são seres vivos. Em 1935. estudou a seiva dessas plantas e provou que a seiva pode. Há o lado benéfico deles. como vamos ver mais para frente. O vírus Ebola. nos Estados Unidos. identificado em 1983. como muitos fungos e bactérias. Há também as formas alongadas.Vírus 91 O estudo dos vírus é chamado de virologia e os cientistas que estudam os vírus são os virologistas. com novas descobertas. em meios de cultura. nessa interessante área da biologia. compostos por vários vértices.2 e Figura 5. Podem crescer em condições in vitro. Esta última composta de lipídeos. mas apenas se células estiverem crescendo conjuntamente. A estrutura básica dos vírus é chamada de vírion. em linhas gerais. que pode ser o DNA ou RNA. algumas enzimas acabam destruindo a própria célula para que eles. às vezes.2 Características gerais dos vírus Os vírus são agentes infecciosos que variam de 10 a 100 vezes menores do que as bactérias (Figura 5. por outra camada externa chamada de envelope. possam ser propagados e espalhados no meio ambiente e contaminar outros organismos. no seu interior. 5. é uma capa de proteína contendo. de esférico a poliedros. Eles não crescem. Veja que interessante e que forma inteligente de sobrevivência. Ela corresponde ao ácido nucleico envolvido por uma membrana de proteína e. Os ácidos nucleicos podem ser de fita simples ou dupla. eles direcionam a maquinaria genética microbiana para produzir o material que irão formar as partículas virais. de forma isolada. os vírus. Fora das células eles são inativos. em placas de Petri. que é a partícula viral completa. como é o caso de muitos vírus de . um ácido nucleico. Outra característica desse grupo de organismos é que eles são chamados de parasitas de máxima sofisticação porque “enganam” as células para produzirem o material genético que é deles. que cresce a cada dia. Seu tamanho médio está na faixa de 20 a 300nm. helicoidais. São vistos apenas pelo microscópio eletrônico e têm uma estrutura que. O termo capsídeo é usado para descrever a capa de proteína e o ácido nucleico interno (Figura 5. Em outras palavras. Curiosamente. parecendo bastões. As formas dos vírus são as mais variadas. Quem sabe um dia você se torna um deles.3).1). Os capsômeros são as unidades básicas de proteínas que formam os capsídeos. carboidratos e proteínas. contendo uma cabeça. 361).. 2000. e Figura 5. um corpo e unidades de fixação que parecem com pernas de animais.000 nm Membrana plasmática do eritrócito 10 nm de espessura Figura 5. . posteriormente.5. em 1917. p.000 x 1. MS2 24 nm Vírus do mosaico do tabaco 250 x 18 nm Poliovírus 30 nm Vírus da vaccínia 300 x 200 x 100 nm Vírus Ebola 970 nm E. Os colifagos são exemplos de vírus que atacam bactérias da espécie Escherichia coli. Uma forma curiosa são as dos bacteriófagos.000 nm Eritrócito humano com diâmetro de 10. que são os que atacam bactérias e apresentam um jeito diferente.. 225 nm Bacteriófago T4 Clamídia 1. e.92 Microbiologia células vegetais (Figura 5. Os bacteriófagos foram descobertos em 1915.6). na Inglaterra. por Felix d’Hérelle. na França.1 – Tamanho comparativo de vírus e células.000 nm Adenovírus 90 nm Bacteriófago M13 800 x 10 nm Bacteriófagos f2. pelo cientista Frederick Twort. Figura 5.4. coli (bactéria) 3. (Modificado de TORTORA et al. 1996.3 – Detalhes dos vírus. 380). (Modificado de PELCZAR et al. 1996.2 – Partes de uma partícula viral.. Vértices . Capsômeros (aglomerado proteico) Ácido nucleico (no cerne) Capsídeo (capa proteica) Nucleocapsídeo Espiral de ácido nucleico Capsômetro Capsômetro A B Figura 5. 380). p.. p. (Modificado de PELCZAR et al.Vírus 93 Envelope lipoproteico Espículas Figura 5. caxumba. p. DNAfd RNAfu Poxviridae (vaccínia) Tipos de Vírus Paramixoviridae (sarampo) Orthomyxoviridae (gripe) Rhabdoviridae (estomatite vesticular) Retroviridae (sarcoma de Rous) Herpesviridae (herpes simples) Arenaviridae (coriomeningite linfocitária) Coronaviridae (bronquite infecciosa aviária) Bunyaviridae (Bunyamwera) Togaviridae (Sindbis) Figura 5. 383). (E) sarampo. 1996.4 – Tipos de vírus gerais: (A) pólio. (H) bacteriófago. 1996..94 Microbiologia A B C D E F G H Figura 5. . (B) herpes.. p. (G) poxvírus. (Modificado de PELCZAR et al. (D) influenza. (F) raiva.5 – Tipos de vírus. (Modificado de PELCZAR et al. 399). (C) mosaico do fumo. p. 400). (Modificado de PELCZAR et al.6 – Tipos de vírus que infectam plantas. .. 1996.NÃO ENVELOPADOS ENVELOPADOS RNAfu RNAfu DNAfd Grupo dos vírus do mosaico da alfafa Llarvirus (vírus da necrose branca do tabaco) Hordeivirus (vírus do mosaico da cevada) Tobravirus (vírus do rattle do tabaco) Cucumovirus (vírus do mosaico do pepino) Tobamovirus (vírus do mosaico do tabaco) Caulimovirus (vírus do mosaico da couve-flor) Bromovirus (vírus do mosaico do capim bromo) RNAfd Potexvirus (vírus X da batata) Nepovirus (vírus da mancha anelar do tabaco) Comovirus (vírus do mosaico do feijão-de-corda) Grupo do vírus do mosaico da enação da ervilha Carlavirus (vírus latente do cravo) Reoviridae (vírus do tumor de feridas) (2 partículas?) Rhabdoviridae (vírus da necrose amarela da alface) Dianthovirus (vírus da mancha anelar dos craveiros) DNAfu Potyvirus (vírus Y da batata) Tymovirus (vírus do mosaico amarelo dos nabos) Tombusvirus (vírus do nanismo do tomateiro) Sobemovirus (vírus do mosaico do feijoeiro) Grupo dos vírus da necrose do tabaco Grupo dos vírus da faixa clórica das nervuras do milho Geminivirus (vírus do maize streak) Grupo dos vírus vira-cabeça do tomateiro Vírus 100nm Luteovirus ( vírus do nanismo amarelo da cevada) Closterovirus (vírus da clorose da beterraba) 95 Figura 5. podendo o material genético viral fazer parte do genoma da bactéria. que destrói a célula hospedeira (Figura 5. dentro da família. O ciclo lisogênico apresenta uma variante que a célula não é destruída.3 Taxonomia viral Os virologistas formaram. penetração. transcrição das informações genéticas. 5. em 1966. após a fixação na superfície da célula hospedeira. com os adenovírus. O termo espécie viral é um grupo de vírus. Os Adenovirus são um grupo de vírus muito frequentes de genoma de DNA duplo (dupla hélice). que apresenta a mesma informação genética e nicho ecológico. O vírus virulento é o que causa quebra (lise) ou mata o hospedeiro. na forma de replicação e na morfologia. montagem das estruturas virais e liberação. As famílias dos vírus são agrupadas com base no tipo de ácido nucleico. normalmente. As fases do ciclo lítico são: adsorção. paralelamente. Não possuem envelope bilipídico e são extremamente resistentes. . Em células de animais e de plantas as etapas são.4 Ciclo de vida dos bacteriófagos Há dois tipos de ciclos de vida dos vírus que atacam as bactérias: o ciclo lítico. síntese de partículas virais. Exemplos de famílias de vírus são: Adenoviridae.96 Microbiologia 5. mas não a matam. A poliomielite é um exemplo de enterovirus e os rinovirus são exemplos dos que causam resfriados.7) e o ciclo lisogênico que não destrói a célula hospedeira (Figura 5.8). pode ocorrer. com a liberação dos vírus. parecidas e seguem uma fixação. o Comitê Internacional de Taxonomia Viral (CITV) que procurava agrupar os vírus por categorias ou famílias. O termo fago temperado é usado para aqueles vírus que infectam a célula. Enterovirus e rinovirus são exemplos de um gênero viral importante e bastante comum em várias doenças humanas. injeção do material genético. com os enterovirus e rinovirus. síntese de proteínas. montagem e liberação. o ciclo lítico. Herpesviridae e Picornaviridae. Após um determinado ponto. 1996). replicação do DNA do fago Produção das estruturas do fago DNA é acondicionado na cabeça do fago. (Modificado de PELCZAR et al. Fagos liberados por lise celular .Vírus 97 Bacteriófago Bactéria DNA no interior da cabeça do fago Adsorção Injeção do DNA mRNA Transcrição do fago DNA Síntese da proteína do fago. montagem dos vírus Figura 5.7 – Ciclo lítico dos vírus.. 98 Microbiologia Bacteriófago λ DNA da célula DNA de λ Ciclo lítico (síntese insuficiente de proteína repressora) Ciclo lisogênico (síntese suficiente de proteína repressora) Profago Ciclo lítico Replicação de DNA e divisão celular Indução espontânea Muitas gerações de células lisogênicas Figura 5.. (Modificado de PELCZAR et al.8 – Ciclo lisogênico dos vírus. 1996). . entre tantos já descritos na literatura. Exemplos de várias doenças de grande importância para os seres humanos são: dengue. 5. . também. um sintoma típico que é chamado de mosaico. por essa razão. Os bacteriófagos crescem em culturas bacterianas. mosaico em alface e tristeza dos citros. catapora. gripe e febre amarela. Os príons são agentes compostos de proteínas infecciosas e o exemplo típico é o da doença da vaca louca que assolou grande parte do rebanho de gado na Grã-Bretanha em 1987. e causam doenças em plantas. Há outros que atacam os vasos. Os vírus animais são estudados em partes animais. em formas sólidas ou líquidas. há a bronquite infecciosa aviária.6 Outros agentes infecciosos Em adição aos vírus. que causam uma gama vasta de doenças. hepatite. são de difícil estudo por não crescerem em meios de cultura tradicionais. Alguns exemplos em pessoas. febre aftosa e mancha branca do camarão. muito importantes na área de saúde animal e humana: príon e viroide. em forma circular. gripes. raiva. rubéola. com várias tonalidades de cores. sarampo. os vírus não se multiplicam sozinhos e. 5. animais e plantas são dados a seguir. resfriado.Vírus 99 5. AIDS. Em animais. o vírus do vira-cabeça em tomateiro. virose do mamoeiro.7 Viroses O termo virose é empregado para descrever a doença causada por vírus. bloqueando a passagem de líquido e de nutrientes para outras partes da planta. como células e ovos embrionários. nas folhas. Em plantas há a murcha do tomateiro. Os viroides são compostos de moléculas de RNA em fita simples.5 Cultivo dos vírus Como citado. caxumba. há outros agentes infecciosos que são. com destaque para a seiva e formam. Os vírus crescem em partes ou células de plantas. 2004. 912p. Microbiologia. na obtenção de produtos e processos biotecnológicos. HARLEY. Conceitos e Aplicações. conduzindo a sua maquinaria genética para a própria replicação. M. CHAN. J. podem ser utilizados nos processos de engenharia genética. D. com ou sem envelope externo. 1993. J. PELCZAR JR. Porto Alegre: Artmed. que destroi. São Paulo: Makron Books. Microbiology. C. B.100 Microbiologia Resumo Os vírus são agentes infecciosos que estão numa classificação polêmica. São Paulo: Pearson Prentice Hall. N. v. ed. M. C. A. Microbiologia de Brock. KLEIN. J. R. 2. sendo DNA ou RNA. FUNKE. ed.. Microbiologia. C. Potencialmente. Referências MADIGAN. Os vírus não se reproduzem em meios de cultura sem a presença de células. Para muitos não são seres vivos porque não possuem células mas. MARTINKO. ed.. São chamados parasitas de máxima sofisticação porque “enganam” as células. Dubuque: W. L. KRIEG. 1. Brown. L. 524p. são porque têm material genético e se multiplicam dentro de células. T. R. PRESCOTT. J. 10. . PARKER. 6. P. São vistos pelo microscópio e apresentam uma estrutura simples de capa proteica. e o material genético dentro. e o lisogênico. M. CASE. G. ed. M. J.. Os vírus que atacam as bactérias são os bacteriófagos e ocorrem dois tipos de ciclos: o lítico. 827p. TORTORA. 1996. 2.. que não destrói a célula.. para outros. S. 2000. E... 608p. c a p í t u lo 6 Interações com microrganismos Neste capítulo serão estudadas as interações que ocorrem entre os microrganismos e entre estes e as plantas e os animais. c a p í t u lo 6 bios = vida). a protocooperação e a simbiose. 6.2 Interações positivas Entre as interações positivas encontramos o neutralismo. o comensalismo.Interações com microrganismos 105 6. uma relação existente entre dois seres de vida em comum.1 Introdução Durante a evolução da vida diversos tipos de relações foram desenvolvidas entre os organismos. caracterizando por uma obrigatoriedade e especifici- . Neutralismo O neutralismo se caracteriza pela inteira independência de um indivíduo. caracteriza-se como a relação em que há a conveniência para os dois. deve ser entre indivíduos presentes em sítios muito distintos e afastados. As interações podem ser do tipo positivas ou negativas. A palavra tem origem grega (sim= juntamente. ou seja. Simbiose Também relatada como parasitismo controlado ou mutualismo. Diante da complexidade de relações e atividades desenvolvidas pelos organismos é muito difícil imaginar que este tipo de interação exista. Se ela acontecer. O presente capítulo tratará apenas das interações que ocorrem entre microrganismos e entre estes. No uso geral. as plantas e os animais. espécie ou população. Comensalismo É a associação em que um indivíduo é beneficiado enquanto que o outro não sofre qualquer benefício ou prejuízo. c) Decomposição de produtos metabólicos ou substâncias tóxicas. . Transformação da celulose por fungos celulolíticos em ácidos orgânicos que podem ser utilizados por bactérias e outros fungos não celulolíticos. b) Produção de substâncias e fatores de crescimento. Em muitos casos ela é necessária à sobrevivência de ambos. e este por sua vez também pode estar executando alguma atividade que beneficia o anterior. No entanto. por diversas causas uma destas atividades pode ser interrompida e o tipo de interação muda. d) Micorrizas. Um microrganismo pode estar realizando determinada atividade (fixação de nitrogênio. Essas associações serão discutidas de forma mais abrangentes nos capítulos posteriores. Protocooperação A exemplo da simbiose. b) Os líquens. d) Mudanças nas propriedades físicas ou químicas do habitat. pressão osmótica e composição atmosférica. a protocooperação é uma associação de benefícios mútuos. É o tipo de interação mais comum que existe. liberação de determinado produto) que é útil a outro organismo. vitaminas e fitohormônios que são utilizados por outros organismos que não conseguem sintetizá-los. em que determinada atividade só é exercida na presença dos dois.106 Microbiologia dade. São exemplos de simbioses: a) Associação entre bactérias do grupo rizóbio e leguminosas. degradação de um composto tóxico. c) Bactérias e protozoários do rúmem. Alteração no pH. porém não exige dependência obrigatória e especificidade. São exemplos de comensalismo: a) Modificação do substrato nutritivo. Aminoácidos. temos o Ophiobolus graminis. Isto ocorre devido a uma extensa rede de associação entre os decompositores. Os parasitas podem ser obrigatórios ou facultativos. Nestes casos ocorrem inúmeras associações comensalistas interligadas. Como exemplo. É uma interação específica onde o parasita atinge um número limitado de espécies sendo que muitas vez. Quem tiver a capacidade de invadir a célula. do que quando é tratada de forma isolada com culturas puras. os que utilizam o material decomposto. o parasitismo e a predação. uma só. Os facultativos vivem tanto no hospedeiro como à custa de material orgânico morto. Fora do hospedeiro.3 Interações negativas Entre as interações negativas encontramos a competição. o amensalismo. 6. Os obrigatórios são completamente dependentes do hospedeiro. obtém a vantagem da não competição. os que sintetizam fatores de crescimento e os decompositores de substâncias tóxicas. Como parasitas obrigatórios típicos temos os vírus. Em ambientes naturais. Requerem requisitos nutricionais muito especializados. Neste local há intensa competição. Os parasitas provavelmente surgiram a partir de microrganismos adaptados as estruturas externas do hospedeiro. Parasitismo Caracteriza-se por ser uma associação em que um dos membros obtém benefícios (parasita) em detrimento de outro (hospedeiro). crescem vagarosamente podendo ser eliminados pela competição com saprófitos. O hospedeiro permanece vivo pelo menos durante um determinado tempo. vivendo à custa de excreções. em que serve de habitat e fonte de nutrientes. ocorrem as chamadas simbioses nutricionais. crescendo apenas em uma espécie ou variedade e às vezes em apenas uma parte do hospedeiro. de forma que a decomposição de um determinado material é muito mais rápida.Interações com microrganismos 107 e) Fornecendo o habitat. . causador de doença nas raízes do trigo. Ao nível ecológico. A intoxicação se caracteriza por um comprometimento severo do sistema nervoso e. O termo patógeno não deve ser utilizado como sinônimo de parasita. A presa é menor. Exemplos de predação ocorrem entre os microrganismos. fixando nitrogênio atmosférico que é utilizado pela planta. O gênero Bdellovibrio é parasita de rizóbio. que ingeridas irão causar o botulismo. causada por uma toxina produzida pela bactéria Clostridium botulinum. Ela pode ocorrer por nutrientes (fonte de energia. eles também ocorrem entre os microrganismos. mata. se não tratada a tempo. competição interespecífica Competição que ocorre entre indivíduos de espécies diferentes. o predatismo é uma associação entre dois organismos em que um dos sócios obtém vantagem (predador) enquanto que o outro é prejudicado (presa). Fungos do gênero Arthrobotrys produzem hifas que apresentam em sua extremidade três células em forma de anel. O Clostridium botulinum causa danos sem ser um parasita. algumas hifas crescem através da vítima e digerem o seu conteúdo. Botulismo Forma de intoxicação alimentar. Predatismo A semelhança do parasitismo. ela se torna importante quando o objeto em disputa não existe em quantidade suficiente para suprir as demandas. prendendo-o. Bacteriófagos são parasitas de bactérias. competição intraespecífica Competição que ocorre entre indivíduos da mesma espécie. A competição pode ser interespecífica ou intraespecífica. Ele se desenvolve por exemplo em conservas onde produz as toxinas. oxigênio e elementos minerais. não serve de habitat e serve como alimento geralmente representando uma refeição. carbono e nitrogênio). presente no solo e em alimentos contaminados e mal conservados. Rizóbio Bactéria heterotrófica com capacidade de formar nódulos simbióticos nas raízes de plantas. os protozoários são os grandes predadores de bactérias do solo.108 Microbiologia Embora os exemplos de parasitismo mais citados na literatura estejam relacionados a microrganismos com plantas e animais. Quando um nematoide penetra no anel. Competição Associação entre organismos que disputam a mesma coisa. Muitos fungos capturam nematoides e protozoários. principalmente da família leguminosa. as células se inflamam em décimo de segundo. o que ocasiona prejuízos para ambas as partes. Devido ao seu tamanho reduzido parece difícil imaginar que uma bactéria possa ser parasitada. Um microrganismo pode ser patogênico sem ser parasita. Este tipo de interação negativa é a mais comum e a mais importante no ambiente. da mesma forma. espaço. . Após. Ele é utilizado quando o organismo causa uma doença. esta característica pode dar certa vantagem ao produtor e aos demais organismos que não são sensíveis. Inibição Redução do crescimento microbiano em um determinado meio. um patógeno que ataca o sistema radicular de gramíneas.Interações com microrganismos 109 A competição por nutrientes é a mais importante. Ela ocorre pela produção de substâncias que afetam o crescimento do outro. b) Produção de ácidos que afetam as espécies sensíveis ao pH baixo. A inibição do crescimento de microrganismos mediante produção de antibióticos é denominada de antibiose. Quando nestas condições são realizados procedimentos que diminuam a disponibilidade do nutriente (cultivo de plantas com alta capacidade extratora) o fungo é eliminado pela competição com a microbiota do solo. d) Utilização de oxigênio. O caso mais estudado tem sido a produção de antibióticos (substância que em baixa concentração inibe o crescimento de outro organismo). A produção de antibióticos nos ambientes naturais não tem sido bem comprovada por não se dispor de métodos adequados para sua determinação e também devido a sua possível rápida decomposição ou inativação química e biológica (adsorção por partículas do solo). Amensalismo É o tipo de interação em que um organismo prejudica o outro sem obter beneficio direto desta ação. c) Produção de substâncias inorgânicas tais como NH4+. Por exemplo: Bactericida Agente que controla bactérias. Há ainda a suposição de que a produção de antibióticos seja devido a um erro metabólico e que a quantidade produzida em condições naturais seria baixa. Ophiobolus graminis. bactericidas ou antibióticos. a) Síntese de bacteriostáticos. 6. cresce no solo com boa disponibilidade de nitrogênio. No entanto. NO2– .4 Outras interações Existem ainda alguns termos utilizados nas discussões das interações: . CN–. CO2 . J. Algumas interações podem trazer benefícios ao seu crescimento e outras podem trazer prejuízo. Podem tornar-se simbiontes atacando parasitas como as cochonilhas. Resumo Em ambientes naturais um microrganismo não está isolado. E. Referências MADIGAN.. PARKER. 1996. pois. ed. 10. J. pois são autotróficos (algas e bactérias fotossintetizantes). . Outros são saprófitos. Microbiologia de Brock.110 Microbiologia Epífitas São organismos que vivem sobre as plantas (folhas e caules). ou a respiração. C. Ele convive com vários outros organismos com os quais estabelece interações. impedindo a fotossíntese. M. 1. São Paulo: Makron Books. Estes organismos podem prejudicar ou favorecer as plantas. O conhecimento do funcionamento destas interações permite o manuseio dos microrganismos permitindo a solução de problemas e a obtenção de produtos. 2. 608p. PELCZAR JR. M. CHAN. R. o material orgânico poderia ser tanto de origem vegetal quanto animal e sapróbios para qualquer material orgânico inclusive de origem microbiana. ed. S. Saprógenos é utilizado da forma mais geral. podendo ocasionar até a morte. 524p.. Conceitos e Aplicações. saprógenos e sapróbios São termos utilizados para organismos que se nutrem a partir de material orgânico morto. O termo saprófita é utilizado quando o material orgânico tem origem vegetal.. N. Microbiologia. MARTINKO. J. Os prejuízos podem ocorrer quando se tornam numerosos. São Paulo: Pearson Prentice Hall. KRIEG. crescendo à custa de exsudados das células e da epiderme. T. M. v. Alguns utilizam as plantas apenas como suporte. diminuindo a incidência de luz. 2004. Saprófitas. . c a p í t u lo 7 . suas características. a microbiota e sua atividade.Microbiologia do Solo Neste capítulo será estudado o ambiente solo. c a p í t u lo 7 . . É nela que estão dissolvidos os nutrientes necessários às plantas e microrganismos. A parte sólida é constituída de 45% de matéria mineral e 5% de material orgânico. há a necessidade do conhecimento de algumas características deste ambiente. solos alagados apresentam condições de anaerobiose. Antes de discutir a questão microbiológica. O ar do solo apresenta um maior teor de CO2 e um menor teor de O2 em relação ao ar atmosférico. entre eles os microrganismos. A matéria mineral é constituída de areia. o efeito da umidade e da aeração dos solos sobre a microbiota tem de ser discutido de forma conjunta. ela recobre as partículas do solo. Assim. O solo ideal apresenta metade do seu volume tomado por espaços.Microbiologia do Solo 115 7. sendo retida com diferentes intensidades. Este espaço deve ser ocupado de forma proporcional pela água e o ar. Como o ar e água ocupam o mesmo espaço. A água do solo pode apresentar-se na forma líquida. silte e argila que provêm ou são produtos do material de origem.5% correspondem a organismos. que em grande parte é . do qual 0. Ele é o substrato e o ambiente para muitos organismos. Na forma líquida. além de ser descontínuo. Dessa forma. o predomínio de um acarreta na deficiência do outro. sólida ou gasosa.1 O solo O solo representa a fina camada que recobre a superfície da terra. conhecido como horizonte diagnóstico. Também é relatada.5% pareça pequeno. Ecologicamente. Mas.2 Microrganismos do solo Os principais grupos de microrganismos encontrados no solo são: bactérias. a presença de actinomicetos. A camada mais superficial. até as forma microbianas (algas. consequentemente. Em seguida. Ao observar os solos a partir de sua superfície não se tem a ideia de que haja diferenças entre eles. bactérias e até vírus). a presença de raízes e. A espessura de cada camada depende do tipo de solo. isto representa toneladas de matéria viva por hectare. Embora o porcentual de 0. Depois destas informações fica mais fácil o entendimento da microbiota do solo.116 Microbiologia oriundo das rochas utilizadas e alteradas no processo de formação do solo. o húmus. O material orgânico é constituído dos resíduos e organismos presentes no solo. horizonte de transição entre o solo e a rocha. pois permite uma caracterização do solo sem o efeito da matéria orgânica. Estas diferentes camadas são denominadas de horizontes. a biota do solo. Os resíduos apresentam-se em diferentes estágios de decomposição. Desde os recentemente adicionados. 7. assim como as subdivisões que podem ocorrer em cada camada ou mesmo a ausência de camadas. com folhas. fungos e protozoários. caules. Entre os organismos. tecidos e corpos de organismos mortos. células. em termos de biomassa. em procedimentos de contagem. são verificadas diferentes camadas. diminui a quantidade de matéria orgânica. até a matéria no seu estado mais avançado de decomposição. Por último temos um horizonte C. Na medida em que se aprofunda no perfil aumenta o teor de CO2. o perfil do solo. raízes. estes organismos apresentam indivíduos classificados em dois grupos: . tem-se o horizonte B. roedores) e raízes de plantas. o teor oxigênio. observando-se um corte vertical no solo. um grupo característico de bactérias. fungos. encontram-se desde animais (tatu. de cor escura (devido à presença de matéria orgânica) é denominada de horizonte A. protozoários. 3 Efeitos dos fatores ambientais A população de microrganismos do solo é afetada quantitativamente e qualitativamente por diversos fatores. e variam de acordo com fatores ambientais.30 Actinomicetos 59. 6 tabela 7. vivem à custa dos resíduos em estágios mais avançados de decomposição. Populações menores são encontradas nos actinomicetos (100 mil a 1milhão).0 19. resíduos ou dos próprios organismos. O número de microrganismo presentes no solo é da ordem de 10 a 109 por grama de solo. À medida que o resíduo vai sendo decomposto ocorre uma sucessão na população.0 57.81 0.0 7. Apesar do maior número de bactérias.Média da contagem em placa da população de microrganismos do solo.Microbiologia do Solo 117 O grupo autóctone ou indígena é representado pela população de microrganismos que são pouco afetados pela adição de nutrientes ao solo. (Número de propágulos por grama de solo x 105) Local Santo Ângelo Cruz Alta Coxilha Bonita Média Bactérias 460 455 365 438 Fungos 1.0 50.1. que vai sendo substituída por organismos que atuam sobre os produtos de decomposição. . A população estimulada pela adição de resíduos ao solo é denominada de zimógena ou fermentativa.73 1. protozoários (10 mil a 100mil) e algas (100 a 50 mil). Trabalho conduzido no Rio Grande do Sul indica que as populações encontradas no Brasil são semelhantes às de outras partes do mundo (Tabela 7. Estas populações não são fixas.1). em termos de biomassa o domínio é dos fungos com populações de 20 mil a 1 milhão de propágulos por grama de solo.24 1. A população de bactérias é a mais numerosa variando de 100 mil a 100 milhões em contagem em placas a 100 milhões a um bilhão em contagem direta. Resíduos de fácil decomposição como adubos verdes favorecem a população de bactérias em detrimento de fungos. . a) Aeração: Em condições de aeração as atividades metabólicas são mais intensas devido ao metabolismo oxidativo resultando em populações mais elevadas. no entanto um excesso de umidade vai interferir com a aeração do solo.118 Microbiologia 7.1 Fatores primários São aqueles que afetam diretamente a população. protocooperação. c) Temperatura: Cada organismo tem uma temperatura ótima de crescimento. as temperaturas são mais elevadas atingindo 50 a 60oC. prevalecendo os primeiros pela sua versatilidade bioquímica e altas taxas de crescimento. para os microrganismos. Os actinomicetos são os que surgem por último. Em baixos teores de umidade predominam as formas esporuladas. amensalismo) que podem favorecer ou inibir determinada população. Qualitativamente a matéria orgânica também afeta a composição da biota. Não é o caso dos fungos preferirem ambientes ácidos. pois atuam sobre os compostos orgânicos mais estabilizados do solo. As maiores populações são encontradas nos teores de 60 a 80% da capacidade de campo. hemicelulose e lignina favorecem os fungos. Em determinadas condições. como no acúmulo de material orgânico.3. o que favorece a presença de termofílicos. predatismo. Já resíduos com substâncias mais complexas como celulose. b) Umidade: Todos os organismos necessitam de água. pois ela representa a fonte de nutrientes. principalmente energia e carbono. f) Relações entre as populações: Ocorrem no solo diversas interações positivas (simbioses. Em condições de anaerobiose há restrições na população de bactérias e principalmente nos fungos. comensalismo) e negativas (parasitismo. é que nestas condições a competição com as baterias é maior. d) pH: As bactérias dominam em ambientes neutros e os fungos em ambientes ácidos. As maiores populações são encontradas em solos com 25 a 30oC. e) Matéria orgânica: Teores elevados de matéria orgânica favorecem a população. capinas. Mas também existem efeitos diretos. a população torna a crescer. No entanto. A presença de nutrientes que favoreçam o crescimento vegetal contribui indiretamente pelo aporte de nutrientes orgânicos fornecidos pela vegetação. como os metais pesados. devido principalmente a baixa temperatura que limita a atividade bioquímica reduzindo o crescimento microbiano. Efeitos negativos também podem ser encontrados quando da presença de altas concentrações ou de elementos tóxicos. irrigação. calagem. acúmulo de resíduos depositados anteriormente e pouco decompostos e população de predadores reduzida devido às condições do inverno. No outono. a população microbiana é reduzida. a incidência de luz é essencial para o desenvolvimento. 7. adubação. assim como a presença de luz ultravioleta. tais como aração.3. b) Tratos culturais: As atividades desenvolvidas no cultivo. e temperaturas elevadas promovem a ocorrência de déficit hídrico. h) Luz solar: Para os microrganismos fotossintéticos. excreções radiculares. quando as condições são semelhantes às da primavera. a) Época do ano: Durante o ano há variações na temperatura. a incidência de luz pode levar ao aquecimento e a desidratação do solo. Se um solo é pobre em fósforo. controle sani- .2 Fatores secundários São aqueles que representam o somatório de vários fatores primários. boa disponibilidade de água. Na primavera há um aumento da população. umidade e radiação que afetam diretamente e indiretamente a população de microrganismos pelos seus efeitos no crescimento vegetal e na deposição de resíduos orgânicos. a adição do nutriente favorece a biota do solo. Com a chegada do verão. gradagem. motivada pela temperatura amena. As populações tendem a ser menores no inverno. prejudicando a microbiota.Microbiologia do Solo 119 g) Nutrientes inorgânicos: Os nutrientes inorgânicos podem afetar diretamente ou indiretamente a população. Em países de clima frio com inverno muito rigoroso. A umidade e a temperatura são mais estáveis. No entanto. que estão em formas inativas. Esta prática tinha como objetivo “despertar” a microbiota para realizar a decomposição dos resíduos que ficaram acumulados durante o inverno e. c) Profundidade: Conforme comentado anteriormente. A tabela 7. afetam os fatores primários como a aeração. partindo-se para os sistemas de plantio direto e cultivo mínimo. Com a colonização. o pH. Isto tem levado a mudança de práticas agrícolas. A cobertura vegetal representa uma fonte de nutrientes. a população de microrganismos diminui com a profundidade. tal prática foi introduzida no Brasil. Como o aporte de resíduos culturais é relativamente baixo. que crescem no meio de cultura mas não no solo. favorecendo o desenvolvimento dos microrganismos. Pois a avaliação por métodos de contagem em placas permite a avaliação dos esporos. Alguns organismos podem ser particularmente prejudicados como as algas. pela deposição dos resíduos orgânicos na superfície do solo e pelos exsudados das raízes.120 Microbiologia tário. Em parte este melhor desenvolvimento era promovido pela mineralização ocasionada pela aeração do solo. . há um empobrecimento contínuo do teor de matéria orgânica.2 demonstra o efeito de diferentes sistemas de cobertura vegetal sobre a microbiota e sua atividade no solo. que vai se refletir na população microbiana. a redução percentual é menor. assim. foi instituída na primavera a prática da aração para o preparo do solo para o plantio. da presença de raízes. do teor de oxigênio e aumento do teor de gás carbônico. nas condições de clima do país. os nutrientes. disponibilizar os nutrientes para a nova cultura. Para organismos que produzem esporos como os actinomicetos. a umidade e a presença de substâncias tóxicas. d) Cobertura vegetal: A cobertura vegetal afeta fatores nutricionais e ambientais. a decomposição é alta durante todo ano. No inicio da agricultura o homem percebeu que o revolvimento do solo propiciava o desenvolvimento das plantas. devido à diminuição do teor de matéria orgânica. em que a temperatura é relativamente elevada. Eles participam ativamente da ciclagem dos nutrientes que será discutido em capítulo a seguir.2 . liberando os compostos primários necessários aos produtores.8 55.9 25. incluindo as plantas. Formação do Húmus O húmus é formado durante o processo de decomposição da matéria orgânica.8 47.0 66. Decomposição da matéria orgânica A principal função dos microrganismos é atuarem como intermediários entre os consumidores e produtores.6 44.07 2.9 372 354 604 453 414 565 48. por alteração ou formação de novos compostos que são polimerizados. Todos os resíduos que não são aproveitados pelos demais organismos são metabolizados pela microbiota.1 14.Microbiologia do Solo 121 tabela 7. constituindo a fração da matéria orgânica do solo bastante estável.65 7.7 10.0 91.4 24.9 12. capacidade de retenção da água e capacidade de troca de cátion e ânions.Efeito de diferentes sistemas de manejo do solo sobre a população e a atividade microbiana Sistemas de Manejo Convencional Plantio direto Rotação 1 Rotação 2 Pastagem cultivada Campo Nativo Bactérias 5 Actinomicetos (10 propágulos / g de solo) Fungos Liberação de CO2 (mg/100g de solo) 9.53 2. Estes compostos representam uma fonte de energia e nutrientes para a microbiota e outros organismos.2 1. Contribui ainda para importantes características do solo como a agregação.4 Funções dos microrganismos no solo Os microrganismos desenvolvem inúmeras atividades no solo que representam importantes funções na produtividade e sustentabilidade desse ecossistema.43 1.33 0. .85 2. e de fosfolipídeos fosfatos. S0 + H2O + 1. são essenciais às plantas. por exemplo. Se o enxofre for adicionado ao solo na forma elementar (S) ele é oxidado por microrganismo como o Thiobacillus thiooxidans a ácido sulfúrico.5 O2 H2SO4 2 H+ + SO4–2 Já o manganês predomina nos solos na forma de MnO2. afetam o crescimento. N. Um dos principais mecanismos de solubilização de fosfatos é a produção de ácidos orgânicos. Elementos como o enxofre e manganês. o nitrogênio na forma de nitrato ou amônio e o potássio na forma iônica de K+. Mg. Zn. Cu. O fósforo é absorvido na forma de fosfato. S. a produção e a produtividade das culturas. • Mineralização: Durante o processo de decomposição da matéria orgânica são liberados na forma inorgânica de diversos nutrientes. Das proteínas. para se tornar disponível necessita passar para Mn2+. a simples presença do nutriente. respectivamente. Reações e substâncias produzidas por microrganismos podem disponibilizar os elementos. Mas. são utilizados nas formas oxidadas e reduzidas. quando então poderá ser utilizado na forma de sulfato. Ca. Os ácidos orgânicos podem agir de duas maneiras. . por exemplo. Estes elementos para serem utilizados pelos vegetais têm que estar em determinadas formas. é liberado amônia. Mn.122 Microbiologia Disponibilização de nutrientes As atividades dos microrganismos do solo alteram a disponibilidade de nutrientes para as plantas. • Oxi-reduções: Diversos elementos como P. MnO2 + 4 H+ Mn2+ + 2 H2O • Solubilização: Diversos elementos com o fósforo predominam nos solos em formas não disponíveis para as plantas. não é indicativo de que as necessidades das plantas serão atendidas. Pelo efeito ácido e pela formação de complexos com o cátion acompanhante. K. fornecendo a seus parceiros o nitrogênio fixado. consideravelmente. Algumas bactérias fixam nitrogênio apenas para atender as suas necessidades. notadamente aqueles pouco móveis no solo como o fósforo. Maiores informações sobre estes grupos serão apresentadas no capitulo sobre o ciclo do nitrogênio. Isto ocorre normalmente quando há uma grande quantidade de energia disponível no ambiente (adição de resíduos). Ele é relativamente abundante na atmosfera. a atividade é importante para a manutenção dos nutrientes no solo. lixiviação e desnitrificação. evitando perdas. Outras podem formar associações. o volume de solo explorado. • Imobilização: A absorção de nutrientes do solo pela microbiota visando à produção de seus compostos celulares representa uma perda temporária dos nutrientes do solo que pode comprometer o desenvolvimento vegetal. havendo uma competição pelos nutrientes pouco disponíveis no solo. ou ainda de pouco crescimento vegetal. não podendo ser utilizado pela maioria dos organismos. . predatismo e com a decomposição dos resíduos. pois a morte dos microrganismos. • Micorrizas: Associações de fungos com raízes de plantas é a regra e não a exceção no ambiente. tornando-os independentes da presença de nitrogênio no meio. Aparentemente a imobilização pode ser prejudicial ao desenvolvimento das plantas. entre eles as proteínas. quando são predadas ou morrem podem suprir este nitrogênio para outros organismos. contribuindo na absorção de água e nutrientes. entre elas. No entanto em sua forma elementar (N2) é pouco reativo. mas por outro lado. simbioses. A retenção destes nutrientes é temporária.Microbiologia do Solo 123 Ca5OH(PO4)3 + HR CaR + H2O + 3 PO4–3 • Fixação biológica de nitrogênio: O nitrogênio é um dos elementos essenciais a constituição de diversos componentes celulares. em épocas de ausência de culturas ou vegetação. no entanto. parasitismo. como por exemplo. Estes microrganismos podem fixar o nitrogênio utilizando-o para a constituição de suas moléculas. há a reciclagem e os nutrientes são novamente liberados. A colonização do solo pelas hifas do fungo aumenta. exceto alguns procariotos. cianobactérias e algas. solubilizadores de fosfatos. Esta condição pode favorecer ou impedir a introdução de microrganismos. protocooperação e comensalismo). de forma que ela está em equilíbrio dinâmico. fungos micorrízicos e outros promotores de crescimento vegetal para se estabelecerem no solo e produzirem os efeitos desejados precisam suplantar estas barreiras. como as interações negativas (competição. Aeração de solos alagados A presença de microrganismos fotoautotróficos. químicos e biológicos. maiores são a chances de eles serem eliminados pelas relações antagônicas. Por outro lado solos degradados. Parasitas de vegetais Apenas uma pequena parcela dos microrganismos apresenta patogenicidade às plantas e. Imagine que aderência estes microrganismos podem dar através de pelos ou pili. pois quanto maior a população. pois se estes encontram condições de desenvolvimento. predatório e amensalismo) e positivas (simbiose. cápsulas (glicocálice) e seus próprios corpos às partículas do solo. a grande maio- . o que na maioria das vezes não é possível levando ao fracasso as inoculações. a baixa população de microrganismos vai oferecer pouca resistência ao seu estabelecimento. fixadores de nitrogênio. favorecendo o metabolismo oxidativo. parasitismo. Solos com elevadas populações de microrganismos podem ser um eficiente mecanismo de proteção as plantas contra organismos patogênicos.124 Microbiologia Agregação e estrutura do solo Um grama de solo (o volume da “ponta de um dedo”) pode conter de 10 a 100 m de hifas de fungos e até um bilhão de bactérias. mesmo entre estes. Equilíbrio da população A população microbiana do solo é resultado do efeito de vários fatores físicos. com repetitividade da mesma cultura. com baixo teor de matéria orgânica. podem promover a oxigenação de ambientes úmidos e alagados. por exemplo. No caso de organismos benéficos como. favorecem o estabelecimento de patógenos. talvez pela riqueza nutricional dos produtos liberados. Em geral. não devemos imaginar estes microrganismos como inimigos. Se uma planta esta debilitada. São relatados casos de populações de até 100 vezes maiores. sendo o mais comum ao redor de vinte e cinco vezes. doente ou com alguma limitação nutricional. As Gram positivas e as esporuladas geralmente não são estimuladas. As leguminosas tendem a ter um maior efeito rizosférico por unidade de raiz. ou seja. a superfície de contato entre a raiz e o solo.Microbiologia do Solo 125 ria desenvolve sua atividade apenas em determinadas condições. no entanto ele diminui na medida em que a raiz aprofunda-se no perfil do solo. e em particular as Gram negativas são as mais estimuladas. significa que ela também não é um bom alimento. A população microbiana não é estimulada como um todo. principalmente quando as plantas estão debilitadas. Dentro desta área existe o rizoplano. Na rizosfera. haja estresse hídrico ou deficiência de nutrientes. exceto certas espécies como as dos fungos micorrízicos. e sim como ferramentas de trabalho. Algumas espécies microbianas só são encontradas na rizosfera de determinadas plantas. Por outro lado. de forma que se podem considerar os solos de pastagens como solos . A população da rizosfera é afetada pela distância da raiz. logo devemos encarar o surgimento das doenças como indicador de que alguma coisa não está bem. a atividade bioquímica e a população são várias vezes superiores ao do solo adjacente. O efeito sobre as bactérias se deve a sua maior versatilidade bioquímica e as altas taxas de crescimento. as bactérias. Os fungos. A correção destes fatores pode ser a solução para o problema. espécie e idade da planta. profundidade. de uma forma geral. Pode ser que a variedade não seja adequada para aquelas condições. 7. também não são estimulados.5 Rizosfera A rizosfera compreende a área do solo sob influência das raízes. pois o efeito é seletivo. Quanto mais próximo das raízes maior é o efeito rizosférico. Desta forma. as gramíneas apresentam um sistema radicular mais avantajado. maltose). uma fonte de substâncias orgânicas que são excretadas ou exsudadas. químicas e nutricionais promovidas pelas raízes.126 Microbiologia rizosféricos. Todas as funções que os microrganismos exercem no solo. ainda. para manterem sua eletronegatividade necessitam excretar um ânion. cítrico). Ao absorverem o nitrogênio na forma de nitrato. frutose. O efeito rizosférico é maior nas plantas em fase de floração. Há a tendência de acúmulo de cátions como o cálcio e o magnésio nas proximidades das raízes. por exemplo. As alterações na população microbiana é resultado das modificações físicas. a rizosfera pode permitir a seu manejo para favorecimento na nutrição das plantas através da inoculação de microrganismos selecionados. De 10 a 50 % da população de microrganismos apresenta atividade de solubilização de nutrientes. A absorção de determinadas formas de nutrientes podem ocasionar alterações no pH do solo. ocasionando a elevação do pH. aminoácidos (valina. algumas são realçadas. e com mais intensidade. As plantas podem absorver nitrogênio tanto na forma de nitrato (NO3-) ou amônio (NH4+). São encontrados também na rizosfera microrganismos produtores de subs- . no caso OH-. açúcares (glicose. diminuindo o pH. As plantas ao absorverem os nutrientes criam diferentes gradientes nos teores de nutrientes na solução do solo. As raízes representam. São disponibilizadas por elas substâncias como. enquanto que para o fósforo existe uma depleção. málico. ácidos nucleicos e enzimas. No entanto. Em ambientes alagados (condições de anaerobiose) a presença do sistema radicular de plantas como o arroz promove um teor maior de oxigênio na rizosfera. Embora os microrganismos solubilizadores não ocupem um nicho específico. mas também as alterações promovidas pela microbiota afetam as plantas. ácidos orgânicos (oxálico. excretam H+. serina. Caso absorvam o amônio. também são realizadas na rizosfera. Não só as plantas afetam a microbiota. A respiração das raízes em ambiente aeróbio diminui a quantidade de oxigênio e aumenta o teor de CO2. glicina). decrescendo a seguir tornando-se praticamente nula na senescência. matéria orgânica e interações. atingindo populações na ordem de 109 UFC (unidades formadoras de colônias) por grama de solo. o estabelecimento dos patógenos é dificultado pela intensa competição. aeração. Ela é responsável pela decomposição da matéria orgânica. A produção de substâncias antimicrobianas. Devido à intensa população. Estas atividades são mais intensas na rizosfera onde a população é bem maior do que as populações do solo adjacente. predatismo e amensalismo. ou seja. tais como o pH. O manuseio destes fatores permite o manejo da população. A população é afetada por fatores ambientais.Microbiologia do Solo 127 tâncias estimulantes ao crescimento vegetal. Os microrganismos na rizosfera podem ainda atuar no controle de microrganismos patogênicos. pois não demonstram normalmente sintomas de doenças. Resumo O solo é constituído de material inorgânico e orgânico organizado em partículas apresentando espaços ocupados pela água e o ar. formação do húmus. umidade. . disponibilização de nutrientes e agregação e estruturação do solo. um solo que apresenta condições físicas e químicas adequadas ao crescimento vegetal e no entanto a produtividade é baixa. temperatura. além da proteção “in loco” podem ser transportadas para as partes aéreas das plantas amplificando seu efeito. tais como os produtores de hormônios vegetais que sintetizam o ácido indol acético. O cultivo continuado de uma única espécie vegetal pode levar ao que é denominado de solo cansado. As atividades desenvolvidas pela biota do solo representam importantes funções responsáveis à sustentabilidade do sistema. A substituição desta população através de manejo de plantas ou pela inoculação de microrganismos que colonizem a rizosfera impedindo o estabelecimento dos deletérios pode resolver o problema. que agem de forma isolada ou conjunta. Os principais grupos de microrganismo presentes são os fungos e as bactérias. Tais microrganismos são denominados de deletérios. Microrganismos presentes na rizosfera podem produzir substâncias tóxicas às plantas como cianeto e sulfetos. São Paulo: Makron Books. Fundamentos e perspectivas. J.. PELCZAR JR. Conceitos e Aplicações. 10. B. v. 608p. M. M. Microbiologia do solo. 1996. CHAN. Biotecnologia do Solo. São Paulo: Pearson Prentice Hall. J. 1988. KRIEG. MADIGAN.128 Microbiologia Referências CARDOSO. MARTINKO. J.. PARKER. Microbiologia de Brock. 1.. Brasília: MEC. M. E. SIQUEIRA. Campinas: Soc. ed. N. 2004. Microbiologia. R. 1992. de Ciência do Solo. E. J. J. 524p. O. . et al. Bras. 2. C. N. S. T.. ed. . c a p í t u lo 8 . Microbiologia da Água Neste capítulo será estudada a microbiologia da água. com destaque para os aspectos de saúde humana e a biologia e métodos de análises dos coliformes. c a p í t u lo 8 . . há a necessidade de que a qualidade da água que entra numa tubulação seja limpa e não contaminada.008% da água está na forma potável. Entretanto. não? Apenas para a gente ver o quanto isso é importante. Há uma estimativa de que apenas 0. a água potável seria o equivalente a meia gota.Microbiologia da Água 133 8. se toda a água do mundo coubesse dentro de uma garrafa de um litro. . 25% pelas indústrias e 15% pelo comércio Desse montante. apenas 3% da água do planeta é doce e apenas 0. Aproximadamente. Dessa forma. a maior parte da água usada numa casa é destinada para higiene em descarga (40%). banho (30%) e lavanderia (15%). Por esta razão. Muito pouco. no ciclo da natureza.1 Introdução A água é um dos elementos mais importantes da natureza e essencial à vida. Em adição. a água que sai para os esgotos deve ser tratada para evitar problemas ambientais. além do aspecto renovável citado acima. inclusive a proliferação de doenças das mais diversas para os seres humanos e animais. estima-se que a o consumo de água seja de 40% pelas residências. 75% da superfície terrestre são cobertas por água e a maior parte do peso dos seres vivos é composta por água.3% do total não está na forma de geleiras e faz parte dos rios e lagos. Numa cidade. como a água é um bem renovável. é de suma importância que ela seja preservada e tratada para que a vida não seja prejudicada e extinta. microrganismos. como. No lado ecológico são abordados os tipos de microrganismos e os fatores ambientais que os afetam: temperatura. patógenos aos seres humanos e que são provenientes de água contaminada? . 8. Claro que esses itens podem também ter uma influência na outra vertente que é a da área da saúde. as relações entre os próprios microrganismos e as atividades humanas. Apenas 30% da população mundial tem água tratada e. defensivos agrícolas etc. por questões de condições precárias de higiene. no Brasil. pressão hidrostática. por exemplo. Na idade média. Basta irmos às periferias das grandes cidades para que seja constatada a pobreza das pessoas que nelas habitam. Quais microrganismos são. metais pesados. salinidade. produtos químicos industriais. Podemos aqui fazer uma rápida viagem ao passado para lembrar quantas pessoas perderam as suas vidas em tais ambientes contaminados e sujeitos às doenças de gastroenterites. luz. entre tantas outras. diminuindo a qualidade de vida da população. será tratada a seguir. onde são estudadas as relações dos microrganismos em ambientes aquáticos e o aspecto de saúde. foco do nosso estudo. aeração. turbidez.2 Microrganismos e aspectos de saúde Segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS). A microbiologia da água. potencialmente. 80% das doenças que assolam os países em desenvolvimento são causadas pela contaminação da água. várias regiões apresentam sérios problemas sanitários.134 Microbiologia A poluição da água pode ter várias origens. Quando se fala em microbiologia da água pensa-se em duas diferentes correntes: uma mais ampla. Nessa área da biologia são também estudados os organismos que são produtores primários e os consumidores. de prevenção e contaminação por microrganismos que podem ser patogênicos. uma grande parcela da população foi reduzida devido às contaminações microbianas. ecológica. pH. nutrientes. uma das mais comuns. onde se vivia pouco. Shigella spp. Giardia lamblia (giardíase) e Cryptosporidium parvum (criptosporidiose). bactérias. Figura 8. Acesso em: 15 março 2010). Jonh Snow. wordpress. algas. de hepatites e os rotavírus que causam diarreia e podem ser adquiridos pelo consumo de ostras e moluscos contaminados. (shigelose) e Vibrio cholerae (cólera). enterovírus. Exemplos de vírus importantes são: adenovírus. Elas pertencem ao grupo das cianobactérias e apresentam potencial de contaminação para pessoas que consomem os animais que as carregam.Microbiologia da Água 135 Transmissão da Cólera Entre os anos de 1849 e 1854.technoinhome. protozoários e helmintos que podem causar problemas para a saúde. Salmonella typhi (febre tifoide).gif>. Nos helmintos temos o Schistosoma spp (esquistossomose) e Ascaris lumbricoides (ascaridíase). escreveu um trabalho sobre a transmissão da cólera e. O grupo mais numeroso. iniciou-se a ideia de tratamento da água. fungos. No aspecto de produção de toxinas e problemas para a saúde são importantes os gêneros Anabaena e Mycrocistis. a partir daí. Acesso em: 20 março 2010). Figura 8. com a colocação de cloro em suas estações sanitárias. (Fonte: <http:// www. vários países começaram a se preocupar com as formas de propagação da bactéria Vibrio cholerae e de outras enfermidades veiculas pela água (Figuras 8. um cientista renomado. Entre os protozoários podemos destacar: Entamoeba hystolitica (amebíase).files.1 e 8.com/ vspcite/site/wb03/gif/008/ wb0300865009cc4b. por exemplo. Exemplos de bactérias e respectivas doenças com esse potencial são: Aeromonas hydrophila (diarreia aquosa). em termos de número de espécies associadas com gastroenterites é o das bactérias.com/2009/07/john_snow1. houve uma grande epidemia de cólera na cidade de Londres. na época da rainha Vitória. Legionella spp.1 – Foto de Jonh Snow.2). Escherichia coli (colite). (Fonte: <http://londonparticulars. (legionelose). Em 1855. dizimando muitas pessoas. . Entre os fatores estudados na prevenção de doenças. jpg>.2 – Microscopia eletrônica de Vibrio cholerae. Em linhas gerais são vírus. Mycobacterium spp (micobacterioses). ou termotolerantes. Os fecais ou termotolerantes são originados diretamente de fezes. dependendo do ponto de vista. Citrobacter. e você deve concordar que todas as análises de água sejam feitas para cada grupo. que fermenta a lactose numa temperatura maior. Os totais são aqueles que habitam as águas e solos do meio ambiente e que podem também ser oriundos de fezes. basicamente. correlacionam-se com os patógenos. que é a espécie mais abundante e mais estudada no mundo. na casa de 1011 bactérias por grama. são estáveis no meio ambiente e são quantificáveis facilmente em laboratórios. Incrível. Exemplos de gêneros de coliformes totais são: Escherichia. Benéfico no caso de facilitarem o diagnóstico de contaminação. Por esta razão. também chamados de bioindicadores. As principais características deles são: estão presentes em água contaminada e ausentes em água potável. os organismos mais estudados são os que habitam o trato intestinal de seres humanos e de animais de sangue quente. Há dois tipos de coliformes: os coliformes totais e os fecais. que fermentam a lactose em temperatura entre 35 e 37 graus. Normalmente. como já discutido anteriormente. Em adição. não? Mais uma vez podemos ver a importância do tratamento de água já que. 44. melhorando o nosso sistema imunológico e ajudando na síntese das vitaminas K e B. entre vários indicadores. É o caso da Escherichia coli. Enterobacter e Klebsiella. visando à simplificação para identificar o problema de água contaminada.3 Coliformes Tendo em vista a vasta quantidade de microrganismos que podem causar doenças aos seres humanos e animais. Veja que interessante: os indicadores de poluição de água podem ser benéficos ou maléficos. essas bactérias podem contaminar pessoas que tenham contato com elas.5 graus. vindos de esgotos domésticos. não formam esporos e são negativos para o teste da oxidase. quer bebendo ou tomando banho. fica bastante complicado. . na forma de bacilos Gram negativos. Vale destacar que nas fezes humanas há um número elevado. Isso representa aproximadamente 25% do peso das fezes. As características dos coliformes são: bactérias aeróbicas ou anaeróbicas facultativas. tem-se estudado alguns microrganismos que são chamados de indicadores de poluição da água. há algumas espécies que ajudam na regulação da flora intestinal.136 Microbiologia 8. O principal representante dos coliformes fecais ou termotolerantes é a Escherichia coli. f) Se necessário.4 Métodos de análises microbiológicas de água Antes de se fazer a coleta para a análise microbiológica. pegar uma amostra de água de um ponto isolado de uma praia e dizer que toda a praia foi analisada. d) Evitar a contaminação durante a coleta e no transporte. Se for. pegando-se a amostra entre 15 e 30 cm da superfície. para evitar alterações no crescimento dos microrganismos. a coleta deve ser feita numa profundidade de. no máximo 24h da coleta. 8. Geralmente as bactérias “gram negativo” são mais patogénicas. utilizada para corar diferencialmente microorganismos com base na composição química e integridade da sua parede celular. e possuem lipopolissacarídeos na sua membrana exterior. armazenar a amostra em temperaturas menores de 10ºC. Em outras palavras. por exemplo. adicionar uma solução de 18 mg/litro de tiossulfato de sódio (Na2S2O3) para . e g) Certificar-se que a água não é clorada. c) A amostra deve ser coletada em recipientes limpos e esterilizados. aproximadamente. são classificados em gram positivos (roxo) ou gram negativos (vermelho). Consoante a cor que adquirem. que agravam a infecção. alguns cuidados devem ser observados para a melhor interpretação dos resultados: a) A amostra deve ser representativa da área. por exemplo. um metro (simulando uma balneabilidade média de pessoas). não adianta. b) Se for de praia ou lago. e) A análise deve ser feita o mais rapidamente possível. Tal método se deve ao médico dinamarquês Hans Christian Joachim Gram (1853-1938).Microbiologia da Água 137 Técnica de Gram A técnica de Gram ou coloração de Gram é uma técnica de coloração de preparações histológicas para observação ao microscópio óptico. são feitas as inoculações para os tubos de ensaio contendo o caldo lactosado com bile verde brilhante a 2%. A incubação do teste é feita em estufa bacteriológica numa temperatura de 35 graus por um período de 24 a 48 horas. apresentam bolhas.5 graus. Nesse caso. entre 24 e 48 horas. 8. A terceira etapa consiste na inoculação de tubos de ensaio com o caldo EC (Escherichia coli). Em linhas gerais. A incubação é na temperatura de 44. também chamado de caldo lauril triptose.1 ml da água a ser analisada. A seguir serão descritas as metodologias básicas de cada um. Os tubos recebem alíquotas de 10 ml. O teste positivo tem bolhas bem visíveis e o negativo não. No segundo teste. Os tubinhos de Durham positivos indicam a presença de coliformes fecais ou termotolerantes e são comparados com uma . esse teste é apenas preliminar e não pode ser usado como certo para coliformes porque existem outros grupos de microrganismos que também fermentam a lactose. numa temperatura de 35 graus por um período de 24 a 48 horas. Na primeira fase são empregados baterias de 9 ou 15 tubos de ensaio contendo um caldo lactosado. Dentro dos tubos há pequenos tubinhos de ensaio invertidos. 1 ml ou 0.1 Método dos tubos múltiplos ou número mais provável Nesse método há três etapas: teste presuntivo. se positivos. a partir dos tubos positivos do primeiro. Os dois métodos mais comuns para se analisar as bactérias do grupo coliforme são: o dos Tubos Múltiplos ou Número Mais Provável (NMP) e o da Membrana de Filtro (MF). teste para coliformes totais e teste para coliformes fecais ou termotolerantes. o positivo é um sério candidato a ser coliforme. são chamados de coliformes totais. tubos de Durham. Entretanto. que captam as bolhas produzidas quando da fermentação da lactose pelos microrganismos. a partir dos positivos do primeiro teste. como é o caso de bactérias do gênero Bacillus e de certos fungos.138 Microbiologia neutralizar o cloro que é um agente oxidante e que pode matar as bactérias. Os tubinhos de Durham inseridos dentro dos tubos maiores.4. as leveduras. em diversos estados. A partir desses crescimentos contam-se os números de colônias de bactérias e são feitos os cálculos para a quantidade de água amostrada e analisada. Para você ter uma ideia. em relação ao anterior. dos tubos.4.5 graus por 24 horas.2 Método da membrana de filtro Este método consiste. basicamente. Para a determinação dos coliformes totais usa-se o meio M-Endo Agar LES. mostra que o material teve contato com fezes humanas ou de animais. por exemplo. segundo resoluções do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA). A vantagem do método da membrana de filtro.45µm e colocada numa placa de Petri contendo meios de cultura onde as bactérias irão crescer. é melhor fazer as análises com o método mais trabalhoso. . Nesse caso. na filtração de uma amostra de água com o auxílio de uma bomba de vácuo. a água potável deve ser isenta de coliformes fecais. as membranas são caras e não é todo tipo de água que pode ser analisada. incubando o material em temperatura de 35 graus por 24 horas. é que muito menos vidraria de laboratório é utilizada. Entretanto.Microbiologia da Água 139 tabela de Número Mais Provável. E isso é preocupante para a saúde já que outros organismos podem também estar presentes e causar as mais variadas doenças como já discutido anteriormente. Essa confirmação é importante porque um resultado positivo de água ou de um alimento. Vale lembrar que os estados têm legislação própria e os órgãos ambientais locais complementam essas informações de análises e de interpretação dos resultados. dos tubos. que tem o número de coliforme por 100 mL de água. Águas muito turvas. que apresenta os padrões de qualidade das águas. 8. barrentas. Os coliformes termotolerantes crescem em meio ágar MFC e incubado a 44. como ocorre em análises de várias praias do Brasil. A parte que não passa no filtro é retida numa membrana com malha de 0. Se a água não for potável ela pode ser enquadrada ou não em águas próprias para banho. tendem a entupir os poros da membrana de filtro. De um lado. pH. dando uma ideia geral da contaminação da água: contagem de bactérias heterotróficas em placas de Petri. estão em atividade e contaminando a água. pressão hidrostática e interação com outros organismos. determinação de estreptococos e enterococos. nutrientes.se ter cuidado na interpretação desses resultados para se chegar à conclusão de quais. deve. naquele dado momento. Vários fatores afetam os microrganismos como: temperatura. Recentemente. Outro aspecto a ser observado e salientado é a praticidade e o custo das análises envolvidas.140 Microbiologia 8. Por outro lado. de fato. bacteriófagos e enzimas específicas (beta galactosidase e beta glucoronidase).3 Outras análises Em adição aos métodos mais usuais discutidos. métodos moleculares como PCR (polimerase chain reaction) e árvores filogenéticas podem dar uma avaliação mais ampla dos microrganismos que habitam nas águas. Os métodos mais empregados são: o de tubos múltiplos ou do número mais provável (NMP) e o da membrana de filtro. presença ou ausência de coliformes. incluindo o homem. Vale lembrar que nem toda célula microbiana cresce nos tradicionais meios de cultura. luminosidade. a microbiologia da mesma é essencial para a sua qualidade. são os microrganismos que. os microrganismos podem ser estudados ecologicamente falando de certos microrganismos que podem contaminar a água e causar doenças para os seres vivos. Resumo A água é um dos mais importantes elementos da vida. . outras análises podem ser feitas. potencial redox. Pelo seu caráter renovável e de baixa quantidade em termos de potabilidade. Na análise microbiológica da água são estudados os organismos indicadores de poluição: os coliformes totais e os fecais (termotolerantes).4. J.. Dubuque: W.jpg>. D. 1996.. PARKER. J. McINENEY. 524p. J. M.Microbiologia da Água 141 Referências AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. P. A. J. Acesso em: 15 março 2010. J. Acesso em: 20 março 2010. 10. B. Apostila de curso.. Microbiologia de Brock. Microbiologia. São Paulo: Pearson Prentice Hall. <http://www.files. 6. 127p.. E. ed. São Paulo. 20 ed. J. ed. KRIEG. R. ed. N. 2. 2005. PRESCOTT. Microbiological examination of water. L. C.. ed.. J. 1.. M. 1998.wordpress. KLEIN. M. 2... 1993. In: Standard methods for the examination of water and wastewater. T. Microbiologia. Washington: APHA. L. KNUDSEN. HARLEY.com/vspcite/site/wb03/gif/008/ wb0300865009cc4b. Manual of environmental microbiology. <http://londonparticulars. Coordenação técnica: HACHID. Análises microbiológicas da água. CHAN. Brown. D.. C. C. MARTINKO. Microbiology. . R. 608p. 2004.com/2009/07/john _snow1.. G. 1997. CETESB. 2000. E. 894p. L. 912p. Conceitos e Aplicações. Porto Alegre: Artmed.gif>. M. M. M.technoinhome. S. HURST. PELCZAR JR. São Paulo: Makron Books. CASE. v. CETESB. J. WALTER. FUNKE. TORTORA. M. MADIGAN. STETZENBACH. H. 827p. G. Washington: American Society of Microbiology. C. c a p í t u lo 9 . os métodos de avaliação.Microbiologia do Ar Neste capítulo serão abordados as fontes de contaminação. c a p í t u lo 9 . o controle e a utilidade da microbiologia do ar. os fatores que afetam a microbiota. . Eles podem permanecer no ar por tempo variável. surgem perguntas: Existem microrganismos no ar? Como provar que existem microrganismos no ar? Basta recordar os procedimentos adotados nos laboratórios de microbiologia para evitar a contaminação dos trabalhos executados. As principais fontes de contaminação são a poeira. portanto ele não pode ser considerado como um meio de cultura. acúmulo de cadáveres. de segundos. Se os microrganismos não se multiplicam no ar. Quando se fala em poeira a primeira ideia que se tem é a de um veículo se deslocando em alta velocidade em uma estrada não . Assim como podem percorrer distâncias variáveis de milímetros a quilômetros ou milhares de quilômetros. semanas. horas. Desta forma. Se o ar não é um meio de cultura para os microrganismos o que eles estão fazendo lá? O ar é um dos meios de dispersão de muitos microrganismos. meses ou anos.2 Fontes de contaminação Se os microrganismos não se multiplicam no ar. sua origem tem de ser de outros ambientes.Microbiologia do Ar 145 9. depósitos de lixo e aerossóis.1 Introdução O ar. dias. não apresenta uma concentração de nutrientes capaz de suprir o crescimento de microrganismos. de onde eles surgem? 9. diferentemente dos outros ambientes como o solo e a água. ficava moribundo talvez durante dias. na produção de oxigênio durante a fotossíntese. principalmente se expostos ao céu aberto. Sim. pela névoa produzida pelas quedas d’água e pelo borbulhar de gases produzidos dentro dos corpos aquáticos. também colaboram para a contaminação. tráfego de veículos. gradagem. Um indivíduo ferido nestes combates. lanças. . representam uma grande fonte de contaminação para o ar. onde as guerras eram realizadas com espadas. ruas estreitas. ou seja. como. realmente esta é uma grande fonte de contaminação. como a aração. A presença de grandes quantidades de matéria orgânica em decomposição como as pilhas de compostagem e os depósitos de lixo. aquela que é produzida pelas correntes aéreas sobre as superfícies do solo. de plantas e animais. A concentração excessiva de animais e plantas de uma mesma espécie nas criações e plantações. pelo choque de ondas nas praias e rochedos. Nestas condições. com sua alta população. em tempos passados. colheita mecanizada. suas indústrias. por exemplo. paus e pedras. muitas vezes não vinha a falecer logo em seguida. Situações semelhantes ocorrem nas catástrofes. edifícios altos. Imagine. muitas epidemias poderiam ser disseminadas por amplas regiões. principalmente na trilhagem.146 Microbiologia pavimentada. Muitos dos microrganismos presentes no ar podem ter suas origens a partir de ambientes aquáticos e através dos aerossóis. flechas. Estas gotículas podem sofrer desidratação ficando apenas o núcleo constituído dos materiais orgânicos e inorgânicos e os próprios microrganismos. Estes indivíduos. juntamente com os corpos de outros combatentes representavam um excelente meio de cultura para a proliferação de microrganismos. Pequenas gotículas podem ser lançadas a atmosfera pela ação dos ventos. terremotos e inundações. Grandes centros urbanos. Mas existem outras relacionadas como a poeira gerada pelo setor agrícola durante o processo de produção. muitos deles inclusive patogênicos. assim como a presença de cadáveres e seres moribundos contribui para a contaminação do ar. Mas a maior contribuição provavelmente é a da chamada poeira “invisível”. de um objeto ou superfície são eliminados. 9. Por outro lado. as 5. Nas regiões frias. impacto e filtração. A população do ar varia durante o dia e as épocas do ano. ágar nutriente para bactérias e ágar dextrose para fungos) são colocadas com o meio de cultura em exposição nos . com a disponibilidade de água. A chuva lava o ar depositando os microrganismos sobre as superfícies do solo. Neste procedimento. ex. Desinfecção Processo de eliminação de patógenos. 8. plantas e águas. as populações nos ambientes naturais tendem a serem maiores no outono e primavera e nos ambientes urbanos nos horários de pique. Células com esporos podem resistir. dependendo da temperatura. A umidade constitui-se em um fator que tanto pode contribuir para o aumento como para a diminuição da população. os microrganismos ao serem depositados sobre as superfícies. mas nem todos os microrganismos. propiciando assim uma maior desinfecção do ar. Nas regiões mais altas. Imagine como deve ser a população de microrganismos em um terminal urbano. Assim. placas contendo meio de cultura adequado (p. diminuindo a população do ar. aumentando a população. os microrganismos depositados nas superfícies.4 Métodos de avaliação A população de microrganismos do ar pode ser avaliada por diferentes procedimentos: sedimentação. Estas são afetadas pela geração de microrganismos pelas fontes e atividades desenvolvidas. A população microbiana do ar aumenta com a elevação da temperatura ambiental. podem permanecer latentes ou terem baixas taxas metabólicas. O procedimento mais simples é conhecido como método da sedimentação. podem multiplicar-se e novamente ganharem o ar. 13.3 Fatores que afetam a população Uma vez presentes no ar os microrganismos são afetados por uma série de fatores.. A altitude também afeta a população. 18 e às 24 horas. a incidência de luz ultravioleta é maior do que ao nível do mar.Microbiologia do Ar 147 9. dificultando a reposição para o ar. tornando a reprodução muito lenta. radiação com luz ultravioleta. e apenas as partículas maiores são coletadas. Este procedimento permite o conhecimento do volume de ar avaliado. sala de preparo de alimento. sobre a qual é colocada uma tampa com fendas ou crivos acoplada a uma bomba de vácuo. Este procedimento apresenta as desvantagens de não se saber o volume de ar avaliado porque se contam apenas partículas e não os indivíduos. Para tanto. Outros procedimentos fazem uso do impacto. No impacto em meio sólido usa-se uma placa contendo meio de cultura. chocando-se com a superfície. as placas são colocadas para incubar e procede-se a contagem das colônias. desinfetantes gasosos ou em aerossóis. Desinfetante Agente antimicrobiano utilizado em materiais inanimados. captar todas as partículas e contar os indivíduos. ex. . No impacto em meio líquido. que posteriormente poderá ser lavado para retirar as partículas e a suspensão obtida ser submetida a contagem. Pode-se ainda filtrar o ar em uma membrana e colocá-la em contato com o meio de cultura ou em um tubo contendo algodão. Em seguida.5 Controle da população A presença de microrganismo no ar de determinados ambientes é indesejável ou no mínimo necessita ser controlada. em seguida o material é submetido à agitação para dissolução das partículas. Este método permite conhecer o volume de ar analisado. Apesar desses problemas. podem-se fazer uso de filtros. O ar é succionado para o interior da placa. 9. o ar é borbulhado no interior de um líquido. 5 minutos para bactérias e 10 minutos para os fungos).148 Microbiologia ambientes a serem avaliados por determinado período de tempo (p. câmaras de inoculação. O impacto pode ser sobre o meio sólido ou sobre meio líquido. Entre estes podemos citar as salas de cirurgia. Alíquotas da suspensão são colocadas em meio de cultura e após a incubação é realizada a contagem. o método é bastante utilizado por ser de fácil execução e por permitir a comparação de ambientes semelhantes. no entanto. os demais problemas do método anterior permanecem. N. impacto ou filtração para cultivo em meios adequados. A avaliação da população de microrganismos existentes no ar utiliza procedimentos de captura baseados na sedimentação. como no caso das micorrizas.. C. da água e de outros organismos. KRIEG. ed.Microbiologia do Ar 149 9. os microrganismos são afetados pela umidade. 2. 524p. 1. v.6 Utilidade Embora exista uma preocupação constante na área da saúde com os microrganismos patogênicos que podem ser disseminados através do ar. R. São Paulo: Makron Books. Uma vez presentes no ar. M. Na dispersão das espécies vegetais existe a necessidade da colonização de suas superfícies com espécies comensais e simbiônticas. . 1996. eles têm origem a partir do solo.. CHAN. S. E. Conceitos e Aplicações. temperatura e radiação. a dispersão dos microrganismos benéficos é de suma importância. Portanto. J. O ar é apenas o meio de dispersão. Resumo Os microrganismos não se proliferam no ar. Microbiologia. Referências PELCZAR JR. c a p í t u lo 10 . tratando-se especificamente dos microrganismos envolvidos. nitrogênio. das condições e importância na vida do planeta. enxofre. c a p í t u lo 10 . fósforo e potássio.Ciclo dos elementos químicos Neste capítulo serão abordados os ciclos do carbono. . 1). estão relacionados à ciclagem de nutrientes. portanto. A ciclagem dos nutrientes é. 10. são a única alternativa. são os centros da maioria destas atividades. Com a mor- . muitas vezes. as que são necessárias aos organismos podem se tornar escassas ou inexistentes. exceto por pequenas perdas e ganhos.2 Ciclo do Carbono Os organismos autotróficos (produtores) absorvem da atmosfera o CO2 e por processos oxidativos (quimioautotróficos) ou fotossintéticos (fotoautotróficos) fixam o C em suas moléculas orgânicas (Figura 10.Ciclo dos elementos químicos 153 10. estas quantidades permaneceram inalteradas. Um maior conhecimento destes ciclos permitirá a escolha de procedimentos que minimizem ou eliminem estes problemas. os microrganismos desempenham papel importante e.1 Introdução A terra foi formada com uma determinada quantidade de elementos e. Neste contexto. essencial a vida no planeta. como substratos de desenvolvimento de inúmeras formas vivas. A água e o solo. Se estes elementos se acumularem em determinadas formas. Atualmente. diminuindo o desenvolvimento dos organismos ou determinando a extinção. na sua maioria. enfrentamos vários problemas ambientais que. O carbono orgânico circula entre os seres sendo transferido para os organismos consumidores. bactérias. Os principais constituintes dos vegetais são a celulose. Há ainda porções menores de amido.1 – Ciclo do Carbono. Alguns destes constituintes também fazem parte das estruturas de fungos. . algas. hemicelulose e a lignina. mas também de ressíntese. protozoários e vírus. a compostos intermediários e a liberação de CO2. a matéria orgânica é metabolizada. são as gorduras. dando origem a novo protoplasma microbiano. pela polimerização de compostos produzidos durante a decomposição.154 Microbiologia te de produtores e consumidores. A matéria orgânica depositada no solo é a fonte de energia e nutrientes para uma gama de organismos. Estão ainda presentes em todos os organismos os ácidos nucleicos (DNA e RNA). Nos animais os principais constituintes são as proteínas e gorduras. 90% CO2 Fixação 10% Respiração Respiração 2/3 Produtores 1/3 Assimilação Matéria orgânica morta Consumidores Microrganismos Figura 10. Do carbono metabolizado cerca de 1/3 é assimilado pelos microrganismos para constituir o seu protoplasma. assim como os produtos de suas excreções. Durante o processo de decomposição da matéria orgânica. proteínas e ceras. e nos insetos a quitina. constituindo a matéria orgânica. pectina e inulina. Podemos entender o húmus como a matéria orgânica bastante estável no solo que é fruto não só da decomposição. Assim. todo o carbono orgânico é liberado para a atmosfera na forma de CO2. há a formação no solo de substâncias orgânicas denominadas genericamente de húmus. completando o ciclo. são depositados no ambiente. Mais raros. Através de ciclos sucessivos. entre eles os microrganismos. Esta atividade é realizada por enzimas denominadas hemicelulases que estão presentes na microbiota. Observa-se que estes fatores são os mesmos que afetam a população de microrganismos.Ciclo dos elementos químicos 155 Decomposição dos compostos adicionados ao solo Além da presença de microrganismos. denominadas de celulases. Esta atividade é realizada por enzimas hidrolíticas. principalmente em condições de aerobiose. b) Decomposição da hemicelulose A hemicelulose é um polímero de heterossacarídeos e à semelhança da celulose. a aeração.4). É formada de uma cadeia de glicose (ligações β 1. a umidade. A decomposição é realizada por enzimas denominadas de lignases produzidas principalmente por fungos. pH neutro e baixas relações C:N e C:P no resíduo. capacidade campo Quantidade de água retida pelo solo 24h após sua saturação. c) Decomposição da Lignina A lignina é um polímero complexo de difícil decomposição e cuja estrutura se assemelha bastante a do húmus. destacam-se os seguintes fatores: a temperatura. Os principais microrganismos celulolíticos são os fungos. favorecem a decomposição. a) Decomposição da Celulose A celulose é o principal constituinte vegetal. o pH e os teores de nitrogênio e fósforo. . a decomposição é afetada pelas condições físicas. Há a necessidade inicial de que seja fragmentada em unidades de glicose para ser absorvida. pois. necessita ser fragmentada. não pode ser transportada para dentro das células. enquanto os microrganismos se multiplicam são adaptados a decomposição da celulose. A presença de outros compostos orgânicos de fácil decomposição favorece a decomposição da celulose. químicas e nutricionais. Temperatura de 25 a 30°C. Devido ao seu tamanho. Em condições de anaerobiose a atividade fica restrita a algumas bactérias e o processo de decomposição é lento. teor de umidade de 60 a 80% da capacidade campo. Entre estes. e) Decomposição da pectina A pectina é uma substância de cimento intercelular sendo um polímero complexo constituído de ácidos poligalacturônicos. 10. animais e outros microrganismos e decompositores metabolizando os resíduos) ou passa por fases ou etapas como: mineralização. o nitrogênio pode ser transferido entre os organismos (animais alimentando-se de plantas. de 3 a 90% dos isolados de bactérias e a quase totalidade dos fungos (exceto as leveduras). volatilização da amônia e desnitrificação. industrial ou biológica. Grande parcela da microbiota tem a capacidade de degradar o amido. particularmente pelos actinomicetos. . Amônia e nitrato representam as formas utilizadas pelas plantas.3 Ciclo do Nitrogênio Apesar da imensa reserva de nitrogênio existente no ar (78 %). As quebras nas unidades de amido são realizadas por enzimas denominadas de amilases. Dentro do sistema.4. A quebra em unidades é realizada pelas pectinases. animais alimentando-se de animais. imobilização. nitrificação e desnitrificação (Figura 10. É um polímero de N-acetil-glicosamina. As perdas de nitrogênio do sistema-solo podem ocorrer por lixiviação. que pode ser química. f) Decomposição da quitina A quitina é a substância do exoesqueleto dos insetos e da parede de fungos. mas diferentemente da celulose as ligações são α 1. parasitas e predadores nutrindo-se de plantas.2). Devido a presença de nitrogênio (baixa relação C:N) é uma substância facilmente decomposta no solo. apenas uma parcela muito pequena encontra-se no solo em formas que possam ser utilizadas pelos organismos. A decomposição de substâncias orgânicas nitrogenadas (proteínas e ácidos nucleicos) será melhor compreendida quando discutida no ciclo do nitrogênio. O nitrogênio atmosférico torna-se disponível aos organismos (microrganismos e plantas) através da fixação.156 Microbiologia d) Decomposição do Amido O amido também é um polímero de glicose. Os últimos são utilizados pelos microrganismos ou então são desaminados liberando o amônio. ácidos nucleicos e uréia em nitrogênio inorgânico. Uma vez no solo o amônio pode ser perdido para . As proteínas são inicialmente hidrolisadas por proteases em peptonas. 10.3. peptídeos e finalmente a aminoácidos.1 Mineralização A mineralização consiste na transformação do nitrogênio orgânico contido em proteínas. mais precisamente em amônio. Assim.2 ‒ Ciclo do Nitrogênio. Todos os microrganismos são capazes de metabolizar alguma forma de nitrogênio orgânico.Ciclo dos elementos químicos 157 N2 Biológica Química Industrial Fixação Fi çã Fixação NH3 Matéria Orgânica Microrganismo Desnitrificação Absorção Imobilização NO 3 − Mineralização Volatilização NO 2 − NH 4 + Nitrificação Lixiviação Figura 10. mesmo nas condições mais inadequadas para o crescimento de plantas e microrganismos (extremos de pH e condições de anaerobiose) a atividade ocorre. A biota responsável pela mineralização do nitrogênio é abundante e heterogênea. o nitrato pode ser absorvido pelas plantas. Mas o fator mais importante é a aeração. Condições de acidez e temperaturas baixas restringem a atividade dos microrganismos. pela combinação do amônio com oxidrila (OH). A presença de germicidas também afeta a atividade. realizada por bactérias do gênero Nitrosomonas. ser nitrificado.5 O2 NO2– + 2 H+ + H2O Em seguida o nitrito é oxidado a nitrato (NO3–) pelas bactérias do gênero Nitrobacter.3. desnitrificado ou lixiviado. Uma vez no solo.158 Microbiologia atmosfera por volatilização. produzindo amônia e água. Esta atividade é realizada por microrganismos quimiolitotróficos aeróbios. Esta reação é favorecida em condições de alcalinidade. A volatilização ocorre pela transformação do amônio à amônia. . NH4+ + OH– NH3 + H2O 10. NH4+ + 1. Sem a presença de oxigênio a atividade não ocorre. o que às vezes pode ser utilizado como mecanismo para evitar perdas de nitrogênio no solo.5 O2 NO3– Embora o nitrito seja tóxico às plantas e outros organismos não há acúmulo no solo porque o Nitrobacter é mais rápido. o amônio é oxidado a nitrito (NO2–). imobilizado pelos microrganismos. Diversos fatores afetam a nitrificação. A reação promove a energia necessária para o metabolismo destes microrganismos. Na primeira etapa.2 Nitrificação Consiste na transformação do amônio em nitrato. NO2– + 0. absorvido pelas plantas ou imobilizado por microrganismos. 3. Caso o nitrogênio permaneça nesta forma. Os microrganismos ao metabolizarem o composto incorporam carbono as suas estruturas. Isto ocorre quando é adicionado ao solo um substrato orgânico pobre em nitrogênio. Quando da decomposição desses indivíduos há o consumo de oxigênio tornando o ambiente anaeróbio provocando a morte da fauna especialmente dos peixes. Desta forma.4 Imobilização Consiste na absorção do nitrato ou amônio pelos microrganismos para constituição de seu protoplasma. Assim sendo. Isto representa uma perda de nitrogênio para os organismos. por exemplo. o nitrato permanece na solução do solo. é contra indicado. como em lavouras de arroz irrigado. 10.3 Desnitrificação Consiste na transformação do nitrato a nitrogênio elementar que retorna a atmosfera fechando o ciclo. 2 NO3– + C6H12O6 6 CO2 + 6 H2O + N2 Esta atividade é realizada por bactérias anaeróbias ou facultativas que utilizam o nitrato como fonte receptora de elétrons na respiração anaeróbia. assim. Ambientes com suprimentos de compostos orgânicos e má drenagem (condição de anaerobiose) são propícios a esta atividade. Algumas moléculas incorporadas contêm nitrogênio como. os aminoácidos. algas e vegetais). carrega o nitrogênio (lixivia). 10. notadamente N e P provocam crescimento excessivo de organismos autotróficos (cianobactérias. há a necessidade da incorporação . A relação de carbono e nitrogênio nos microrganismos está em torno de 10:1 (relação C:N = 10:1). ele vai surgir nas fontes. pois as plantas não têm condições de competir com a microbiota pelo nitrato. Se o resíduo decomposto apresenta pouco ou nenhum nitrogênio os microrganismos vão competir com as plantas pelo nitrogênio disponível no solo.3. lagos e lagoas podendo ocasionar a eutrofização destes ambientes. ao contrário do amônio que é atraído pelas cargas negativas. Como as partículas do solo apresentam cargas negativas. para cada dez moléculas de carbono incorporada. qualquer excesso de água no solo. resultando em baixo aproveitamento do adubo.Ciclo dos elementos químicos 159 Eutrofização Aumento nos teores de nutrientes. o uso de adubos nítricos em sistemas de produção agrícola. diminuindo o tempo de retenção. esgoto ou outro composto orgânico) a adequação da relação C:N pela adição de fontes de nitrogênio prontamente utilizáveis (adubos) pode em muito favorecer o processo. Isto também demonstra que no tratamento de resíduos (lixo. os microrganismos. Está claro que no ambiente a ciclagem do nitrogênio é continua. havendo uma sobra de 0. . só poderiam ser metabolizadas 30 moléculas de carbono. apenas 3. o que vai ocorrer? Se o resíduo é prontamente metabolizado. não ocorrendo da forma como foi demostrada. No entanto. Supondo que uma parcela equivalente de carbono incorporado aos microrganismos fosse metabolizada (após morte ou predação). Neste ciclo a relação C:N seria reduzida para 70:1. Um novo ciclo ocorre e a relação será de 30:1 e em seguida 10:1. terão de retirar do ambiente (solo) as outras duas moléculas (imobilização). Neste caso.33 moléculas de nitrogênio. Supondo que seja incorporado ao solo um resíduo com uma relação C:N de 90:1. disponibilizando amônio para o meio. necessitando de 0. que este resíduo possa ser prontamente metabolizado e que a taxa de assimilação de carbono seja de 1/3 do metabolizado. a decomposição do resíduo será lenta.160 Microbiologia de 1 molécula de nitrogênio. o resíduo apresenta somente uma e. pois o nitrogênio deverá circular entre os microrganismos e através de ciclos contínuos haverá a liberação de carbono. mas ela é uma maneira prática de entender-se o processo e demonstrar que resíduo com relações C:N superiores a 30:1 podem ocasionar a imobilização trazendo problemas para os vegetais. Nesta última condição. novamente o ciclo se repetiria e mais 20 moléculas de carbono seriam liberadas reduzindo a relação C:N para 50:1.3 moléculas de carbono serão incorporadas.67 moléculas de nitrogênio. Nesta condição. ao passo que relações inferiores a 30:1 favorecem a mineralização. Podem ocorrer situações em que não há nitrogênio no meio. 30 moléculas de carbono poderão ser incorporadas ao protoplasma bacteriano. Nesta fase já esta sobrando nitrogênio. ele é liberado para o solo (ambiente). sendo 10 incorporadas e 20 liberadas como CO2. portanto está ocorrendo mineralização. Mas para isto terá de ser incorporado 3 moléculas de nitrogênio. pois são os únicos que possuem a enzima nitrogenase. A fixação biológica constitui a forma mais barata. A fixação biológica é realizada por microrganismos procarióticos (bactérias). Utilizam a energia contida em compostos orgânicos em decomposição. O conhecimento destes sistemas é de suma importância ecológica e econômica na produção e produtividade dos sistemas biológicos. Desta forma. natural e sustentável de suprimento de nitrogênio para o ambiente e culturas. Assim. a exuberância de viva no planeta passa por este processo. ou de produtos da fotossíntese quando em associação com plantas. petróleo) para obtenção de temperatura e pressão elevadas para romper a tripla ligação e obtenção dos compostos nitrogenados. Azotobacter e Beijerinckia que são organismos saprógenos habitantes do solo. As cianobactérias. capaz de utilizar o nitrogênio atmosférico (N2). Assim. As quantidades fixadas são para atender suas demandas metabólicas. Clostridium. que para as planta e animais.3. Azotobacter. carvão. Na fixação química as reações ocorrem pela energia fornecida por descargas elétricas (relâmpagos) e os compostos são depositados nos ambientes através das precipitações. Isto não quer dizer que não . produzindo aminas que serão incorporadas aos ácidos orgânicos dando origem aos aminoácidos. Beijerinckia e cianobactérias. a proteína que hoje ostentam. A fixação pode ocorrer de forma assimbiótica. Bacillus. quando é realizada por microrganismos de vida livre como as bactérias dos gêneros Bacillus. como as dos gêneros Anabaena e Nostoc são organismos fotoautotróficos presentes na água e solos úmidos. Clostridium. os fertilizantes são caros e seu valor fica atrelado à demanda mundial de energia com flutuações abruptas em curtos períodos. Existem vários grupos de microrganismos capazes de realizar a fixação. incluindo os humanos.Ciclo dos elementos químicos 161 10.5 Fixação de nitrogênio O nitrogênio gasoso (N2) pode combinar-se com o oxigênio e hidrogênio formando compostos que são utilizados pelos organismos. é válido afirmar. A fixação industrial exige alta demanda de energia das mais variadas fontes (hidráulica. já foi um dia proteína bacteriana. Com o avanço da pesquisa em países de clima mais quente. pois as condições de clima limitariam a fixação assimbiótica. têm sido isolados da rizosfera e de raízes esterilizadas externamente de gramíneas (forrageiras. A maioria das pesquisas nesta área foi inicialmente realizada em países de clima temperado e frio. Fixadores de nitrogênio podem ser estimulados na rizosfera de plantas constituindo associações frouxas ou específicas como a do Azotobacter paspali com Paspalum notatum. cobre e zinco. podem realizar simbioses com plantas. As cianobactérias. a suscetibilidade destes organismos a metais como.162 Microbiologia contribuam para outros organismos. por exemplo. trigo e arroz) e Herbaspirillum seropedicae e Acetobacter diazotrophicus de cana de açúcar. percebeu-se a importância deste sistema. No entanto. além da sua utilização na alimentação de peixes e animais domésticos. Diversas bactérias fixadoras podem estabelecer associações com diferentes graus de integração com outros organismos. tem limitado a sua utilização. além de fixarem em vida livre. As cianobactérias têm despertado a atenção para uso em ambientes alagados como as lavouras de arroz irrigado. onde foi dado mais ênfase a sistemas de fixação simbióticos. Com a sua morte ou predação o nitrogênio fixado circula entre os organismos e pode ser mineralizado e disponibilizado para as plantas. . Os Azospirillum spp. Nostoc coloniza raízes modificadas (coroloides) de plantas da família Cycadaceae e glândulas localizadas no caule de plantas do gênero Gunnera. sorgo. levando-se em conta que as quantidades fixadas variam de 100 a 700 kg de N/ha/ano. milho. Isto ocorreu em parte devido a pouca pesquisa existente nos países de clima tropical e subtropical. Este tipo de fixação ficou relegada a um segundo plano e pouco se acreditava na sua contribuição no suprimento de N para o ambiente. utilizados nos defensivos agrícolas. Anabaena azollae coloniza a cavidade da folha de uma planta aquática (Pteridófita) conhecida como azola. Devido às altas taxas de crescimento e ao nitrogênio fixado esta associação tem despertado o interesse na utilização em cultivos em solos alagados como na cultura do arroz. leguminosarum com biovariedades phaseoli e viceae. R. por exemplo.Ciclo dos elementos químicos 163 A fixação biológica em gramíneas foi descoberta por uma brasileira a Dra Johanna Döbereiner. detectando a fixação de nitrogênio. amendoim e Leucena. Podem existir casos em que um isolado de uma espécie de rizóbio nodule com uma determinada variedade e não nodule com outra variedade da mesma espécie vegetal. Com um maior conhecimento de fisiologia e mais tarde com o sequenciamento genético verificou-se que haviam grandes diferenças entre estas espécies e o gênero foi dividido. O isolamento. .3) ou Parasponia. Considerandose a área de cultivo de cereais no mundo. então. A simbiose com formação de nódulos é característica da associação entre rizóbio e leguminosas (Figura 10. japonicum com soja.) que nodulam com siratro. Bactérias que nodulam com feijoeiro e ervilha. Assim. submeter às raízes das gramíneas à técnica de redução de acetileno. O termo rizóbio refere-se à bactéria Gram negativa que participa da associação. qualquer ganho na fixação de nitrogênio em gramíneas pode gerar um grande impacto econômico e ecológico. Estes são principalmente rizóbios de origem tropical como os do grupo caupi (Bradyrhizobium spp. ou seja. leguminosarum com ervilha. nodulam com várias espécies. são R. R. Pode-se perceber que existe uma especificidade bastante definida entre o microssimbionte e as plantas. No início todas as bactérias que induziam a formação de nódulos em leguminosas foram incluídas no gênero Rhizobium. R. No entanto. Azorhizobium caulinodans. As que nodulam com soja Bradyrhizobium japonicum e as que produzem nódulos no caule de Sesbania. algumas espécies de rizóbio são bastante promíscuas. uma actinomicetales. Ao observar os jardins do seu local de trabalho verificou que a grama era constantemente cortada e removida e o gramado permanecia exuberante sem nunca ter recebido qualquer forma de adubação. a seleção e a produção de inoculantes contendo estes microrganismos em cultivos de gramíneas podem tornar-se técnicas muito importantes. phaseoli nodulava com feijoeiro. De onde estava vindo o nitrogênio para aquele crescimento? Resolveu. mas também ocorre com espécies vegetais como a Casuarina e Alnus com bactérias do gênero Franquia. p. . Penetração do rizóbio no pelo radicular provocando encurvamento e multiplicação dentro de um cordão infeccioso Córtex Epiderme C Presença de nódulos no sitema radicular Figura 10.3 ‒ Simbiose entre rizóbio e leguminosas. 595 e SIQUEIRA. p. 1996. 1988. (Modificado de MADIGAN. FRANCO.164 Microbiologia A Pelo radicular Parede do pelo radicular Lectina Rizóbio Citoplasma do pelo radicular Reconhecimento e fixação Antígenos com reatividade cruzada B Periciclo Xilema Cordão de infecção Endoderme Pelo absorvente Floema Invasão. 197). há a necessidade da presença de leghemoglobina. planta. As células vegetais são estimuladas a aumentarem de tamanho e número formando o nódulo. No cultivo de soja a quantidade fixada varia de 60 a 180. O suprimento pode ser direto na cultura ou indiretamente através do cultivo de uma planta como a Leucena que pode ser incorporada ao solo e ira disponibilizar pela mineralização o nitrogênio para outras culturas. basta partirmos e observarmos a coloração avermelhada no seu interior. No interior do nódulo as bactérias estão dispostas dentro de envelopes em forma alterada. Como o rizóbio é aeróbio e a enzima nitrogenase é susceptível ao oxigênio. O microrganismo se liga ao sistema radicular. A ocorrência de um grande número de espécies de leguminosa com interesse econômico na produção de grãos utilizados na alimentação humana e de animais domésticos. para verificarmos se um nódulo está fixando. O processo de nodulação inicia-se pela atração (quimotaxia) e estímulo rizosférico da planta sobre os rizóbios existentes no solo (naturais ou introduzidos pela inoculação das sementes). particularmente nos pelos radiculares. e mesmo na recuperação de áreas degradadas ou contami- . como que englobando os microrganismos. y. através do solo e do nódulo. A fixação ocorre pela permeabilização do nitrogênio. há a formação de um cordão infeccioso que penetra no tecido radicular depositando os rizóbios no interior das células vegetais. Ocorre então a multiplicação do microrganismo e a excreção de hormônios que levam ao dobramento de pelos radiculares. através de um processo de reconhecimento promovido pelas estruturas externas das plantas e do microssimbionte. isolado (estirpe). substância que transporta o oxigênio para os bacteroides a exemplo da hemoglobia nos animais. Portanto estes organismos apresentam potencial biotecnológico para serem utilizados como inoculantes suprindo as necessidades de nitrogênio da planta evitando-se o uso de fertilizantes industriais. Em seguida. variedade de planta e condições de solo. na produção de madeira.Ciclo dos elementos químicos 165 As quantidades fixadas variam com a espécie. denominadas de bacteroides. lembrado letras como x. no feijoeiro de 3 a 110 e em Leucena até 600 kg de N há-1ano-1 ou ciclo-1. Assim. num processo conhecido com adubação verde. Doenças como a sarna da batata causada por Streptomyces scabies podem ser controladas pela diminuição do pH do solo ocasionada pela adição de enxofre. Solos extremamente alcalinos. oxidação. Em condições de anaerobiose pode ocorrer também a liberação de produtos de mau cheiro como metil e dimetilmercaptanas. tem motivado os microbiologistas no desenvolvimento de inoculantes eficientes no suprimento de N.4 Ciclo do Enxofre O enxofre apresenta um ciclo semelhante ao do nitrogênio.166 Microbiologia nadas. 10. Participam do processo de oxidação bactérias quimiolitotróficas. a mais oxidada (+6). liberando o fósforo em formas assimiláveis pelas plantas. quimioheterotróficas e fotoautotróficas. da forma mais reduzida (-2). podem ter o pH reduzido favorecendo a nutrição e o crescimento das plantas. Este trabalho inicia-se com o isolamento dos microrganismos e processos de seleção e finaliza com a multiplicação e produção de inoculantes que são postos à disposição dos produtores. Bactérias como o Thiobacillus thiooxidans oxidam o enxofre elementar produzindo ácido sulfúrico conforme a reação: S0+ 1. o H2S. apresentam problemas na disponibilidade de nutrientes. Minerais como as apatitas podem ser dissolvidos por ácidos. redução e imobilização. incluindo mineralização. .5 O2 + H2O 2 H2SO4 2 H+ + 2 SO4-2 Esta reação pode ser de utilidade no controle de patógenos. O enxofre pode apresentar-se no ambiente em diferentes estádios de oxidação. O enxofre presente nos compostos orgânicos na forma de aminoácidos (cistina e metionina) e vitaminas (biotina e tiamina) é mineralizado e liberado na forma de sulfato (SO4-2) em condições de aerobiose e sulfeto (H2S) em anaerobiose. o SO4-2. na recuperação de solos alcalinos e na solubilização de minerais. Ciclo dos elementos químicos 167 Bactérias fototróficas anoxigênicas também pode reduzir H2S a S: CO2 + 2 H2S CH2O + H2O + 2 S Em condições de anaerobiose. A fonte primária de fósforo são os minerais como as apatitas. as quantidades retiradas dos oceanos. solubilização. com destino final os oceanos. bactérias como o Desulfovibrio desulfuricans podem utilizar compostos de enxofre como receptor de elétrons reduzindo o enxofre. pois. Normalmente isto não é tão limitante quanto para o nitrogênio. sim. O fósforo contido nos resíduos orgânicos (fitina. através da pesca ou pelo consumo de peixes pelas aves são pequenas. pois apesar de ocorrer uma ciclagem no solo através dos processos de mineralização. As fosfatases desempenham . 10. Já para o fósforo isto não existe. isto deve ser creditado ao fósforo. H2SO4 + 8 H + H2S + 4 H2O Os microrganismos podem também imobilizar o enxofre existente no solo competindo com as plantas. uma vez que só ocorre quando a relação C:S no resíduo orgânico é superior a 50:1. A partir daí há uma constante perda. ele é lentamente lixiviado para o lençol freático. uma linha reta. não temos um ciclo e. ácidos nucleicos e fosfolipídeos) são mineralizados pela ação de enzimas extracelulares denominadas de fosfatases. na realidade. onde é precipitado nos sedimentos marinhos. imobilização e reações de oxi-redução. uma vez que para o nitrogênio sempre existe a possibilidade do suprimento via fixação biológica.5 Ciclo do Fósforo Embora muitos pesquisadores considerem o N. que ao serem dissolvidas disponibilizam o elemento para o solo onde pode ser utilizado pelas plantas. o fator mais limitante a produtividade biológica dos ambientes. Assim. oxálico) e inorgânicos (sulfúrico e carbônico) produzidos pelos microrganismos. tais como os minerais primários. A redução de fosfato (H3PO4) a fosfina (H3P) só ocorre em condições extremas de redução. Ca5OH(PO4)3 + 4 H+ 5 Ca+2 + H2O + 3 HPO4–2 Além do efeito ácido. Quando estes gases são liberados por fissuras no solo e entram em contato com o ar. citratos. é superior a 300:1. . normalmente não são observados nos solos. láctico. Explicação semelhante se dá pela presença de boi-tá-tá em pântanos. O fosfato presente nestes compostos pode ser disponibilizado para os organismos através da ação de ácidos orgânicos (acético. Isto consiste em problemas no tratamento de águas residuais. O fósforo inorgânico no solo encontra-se principalmente na forma de fosfatos de cálcio.168 Microbiologia importante papel na ciclagem do P. Problemas de imobilização de P. lactatos. as apatitas (hidroxiapatita. fluorapatita e clorapatita) e fosfatos de ferro e alumínio. lagoas e rios ocasionando eutrofização. Fe e Al. a fosfina que é inflamável é oxidada produzindo a queima do metano produzindo assim “labaredas”. oxalatos de Ca. A microbiologia do folclore A ocorrência de fantasmas e boi-tá-tá no folclore brasileiro tem uma explicação na microbiologia do P. cítrico. uma vez que a maioria dos solos é pobre no elemento e cerca de 50% do total está na forma orgânica. os ácidos orgânicos podem disponibilizar o P pela combinação de seus radicais com os cátions acompanhantes dos fosfatos formando acetatos. Os primeiros são mais abundantes em solos neutros e os últimos em solos ácidos. pois a relação C:P a qual ocorre. se o fósforo não for removido. será acumulado nos lagos. Imagine um cadáver em decomposição em condições anaeróbias em que propicie a produção e acúmulo de metano e fosfina. tornado necessário a ciclagem para a continuidade da vida. estão relacionados ao funcionamento dos ciclos. Percentagem expressiva do K existente nos compostos orgânicos está prontamente disponível dispensando a mineralização. embora abundante na atmosfera. dispensando reações de oxi-redução. é pouco disponível para os organismos. O nitrogênio. é o que dispõe de menos conhecimento quanto a participação dos microrganismos na sua ciclagem. O carbono fixado pelos organismos produtores para constituir os diferentes componentes orgânicos recircula entre os organismos. uma vez que geralmente ele faz parte do balanço iônico das células e dificilmente faz parte de compostos orgânicos. à riqueza natural dos solos no elemento devido aos materiais de origem.6 Ciclo do Potássio Dos três macronutrientes utilizados pelas plantas o potássio é o que apresenta menos problemas e. diversos organismos como Bacillus siliceus e Aspergillus niger são capazes de utilizar e disponibilizar o K existente em minerais como as micas. Os problemas ambientais enfrentados pela nossa sociedade e que afetam diretamente a vida como a conhecemos. em parte. Nisto os microrganismos são especialistas. Resumo A quantidade de nutrientes presentes no planeta é limitada. Mas os resíduos que não são utilizados necessitam ser degradados e liberados novamente para utilização pelos produtores. nitrificação e imobilização .Ciclo dos elementos químicos 169 10. Devido a sua essencialidade é importante que o nitrogênio circule pelos sistemas através de processos como a mineralização. sendo responsáveis por cerca de 90% do carbono liberado. portanto. Além disso. O conhecimento destes fenômenos permitirá a escolha de procedimentos que visem a eliminar as falhas nos sistemas. Isto se deve. Uma simples lavagem retira a maior parte do K presente. à mobilidade. às quantidades inexpressivas para a imobilização e ao fato de estar sempre na forma de K+. Apenas um grupo seleto de procariotos é capaz de realizar a fixação tornando-o disponível. Brock Biology of Microorganisms. 1992. R. De Ciência do Solo. Referências CARDOSO. 1988. MADIGAN. 524p. MADIGAN. Microbiologia de Brock. 1996. et al. E. M. São Paulo: Makron Books.. C. Campinas. SIQUEIRA. et al. Fundamentos e perspectivas. M. B. A. 10. J. 236p. J. T. 2. Prentice Hall.. O. 2004. 986p. S. N. MARTINKO. M. PARKER. No entanto. PELCZAR JR. Brasília: MEC. J. J. T.. Microbiologia do solo.. São Paulo: Pearson Prentice Hall. em determinadas circunstâncias se faz necessário o seu retorno à atmosfera através do processo de desnitrificação. A participação dos microrganismos nos ciclo do enxofre e fósforo é intensa e constituem em alternativas a solução de problemas ambientais. Bras. . Conceitos e Aplicações. ed. v. E. Microbiologia.. M. CHAN. 1. 608p. ed. N. J. SP: Soc. FRANCO.170 Microbiologia evitando perdas. 1996. KRIEG. A Biotecnologia do Solo. 8. New Jersey. ed. . c a p í t u lo 11 . Patogenicidade Neste capítulo será abordado o conceito de patogenicidade e as etapas do desenvolvimento da doença. c a p í t u lo 11 . . Mais tarde se estabeleceu o conceito humoral de que a saúde dependia do equilíbrio entre sangue. bile amarela e bile negra e o desequilíbrio provocava a doença. em que se verificaram através de Robert Koch que os microrganismos eram responsáveis por determinadas doenças. do hospedeiro e pelas condições ambientais. Pneumococos capsulados são virulentos. Assim. acapsulados.Patogenicidade 175 11. O homem é susceptível aos gonococos. para se restabelecer o equilíbrio. Isto porque a virulência não de- . catarro. como no caso das relações entre o uso de drogas imunossupressoras e a biota normal do homem. os indivíduos eram submetidos à sangria. as doenças foram atribuídas a diferentes causas. não. os animais inferiores são resistentes. Ela é medida pela virulência (grau de patogenicidade). No início elas eram superstições primitivas tidas como castigo dos deuses ou provocadas por demônios. às vezes. Existem microrganismos que em condições normais não são patogênicos. mas com a diminuição da resistência do hospedeiro podem trazer problemas. Por fim surgiu o raciocínio científico.1 Introdução Ao longo da história. Na maioria dos casos a patogenicidade não está relacionada a um único produto e as bases bioquímicas ou moleculares são difíceis de serem identificadas. A virulência é influenciada pelas características dos microrganismos. Patogenicidade é a capacidade que o microrganismo tem de provocar doenças que são alterações anatômicas ou fisiológicas nos hospedeiros. como no caso do botulismo em que o microrganismo se multiplica e produz a toxina fora do organismo e a doença só se manifesta com a ingestão do alimento contaminado.176 Microbiologia pende apenas do patógeno. Para progredir. etc. Muitos processos de sobrevivência e penetração não são bem compreendidos. Geralmente é casual. por picadas ou mordidas. portanto a necessidade imediata de se aderir às superfícies por meio de adesinas (pili. Uma vez no tecido. mas também do hospedeiro. Os microrganismos podem ser introduzidos. No caso da brucelose em humanos o crescimento do microrganismo na placenta é moderado.2 Etapas do desenvolvimento da doença Para que um microrganismo seja capaz de provocar uma doença é necessário o cumprimento de etapas: a) Infectar as superfícies do hospedeiro (pele e mucosas). cabras. Alguns vão direto aos danos. multiplicando-se na lesão local ou disseminando-se pelos organismos pelas vias: linfática e hemática. fagocitose. o microrganismo chega normalmente em pequeno número e pode ser eliminado por vários mecanismos de resistência do hospedeiro tais como: mucosidades. substâncias antimicrobianas. devem vencer os . barreiras físicas. logo sua expressão depende de certas condições ambientais. 11. O contato é o primeiro quesito da invasão. os microrganismos devem crescer. Existe. células ciliadas. e) Causar danos. Eles necessitam ainda sobreviver à competição com a microbiota presente nas superfícies. glicocálice) para evitar a remoção. mas em vacas. tais como nutrientes. ovelhas e suínos. o crescimento é abundante. d) Interferir com os mecanismos de defesa. c) Multiplicar-se. levando ao aborto. As etapas podem não ocorrer nesta mesma sequência e algumas podem ser suprimidas. devido à presença de eritritol. b) Penetrar no organismo. O2 etc. caso haja uma derrubada destas defesas. há em alguns dias uma resposta imunológica. para provocar a doença o microrganismo deve produzir substâncias (toxinas ou desencadeamento de reações imu- . A produção de hialuronidase (enzima que hidrolisa o ácido hialurônico) e colagense (hidrolisa o colágeno) promove a dissolução dos constituintes do tecido conjuntivo facilitando a disseminação dos microrganismos. Outro mecanismo pode ser a produção de substâncias inibidoras de pectinases. exceto se existir um anticorpo ligado à ele. A coagulase precipita o sangue recobrindo as células microbianas (estafilococos) com fibrina protegendo-as da fagocitose. Muitos patógenos vegetais produzem enzimas (pectinases) que dissolvem estes constituintes e permitem a invasão dos tecidos. pectina e protopectina. Os fagócitos não conseguem ingerir os microrganismos capsulados. Algumas plantas podem reagir formando pectina. Hemolisinas lisam os eritrócitos liberando a hemoglobina. Lecitinase decompõe a lecitina (substância cimentadora de membranas celulares e mitocôndrias). A cápsula protege contra a fagocitose. O progresso da doença vai depender da capacidade dos microrganismos de produzir as enzimas e o organismo de produzir pectinas. a bactéria fica escorregadia. Os microrganismos além de resistirem às defesas dos organismos podem ainda produzir agressinas. A principal barreira é o cimento intercelular. também destroem os leucócitos pela produção de leucocidinas. leucocidinas e agressinas. a substâncias antimicrobianas (óleos e antibióticos) e ao baixo pH do suco celular. Suas principais defesas estão relacionadas a barreiras mecânicas. No início da infecção os mecanismos de defesa são inespecíficos. As plantas não possuem os sofisticados sistemas de defesa dos animais como a fagocitose e os anticorpos. substâncias que favorecem a invasão. São bactérias denominadas de piogênicas (produzem pus). mas ainda não se sabe como. Algumas bactérias. caso contrário. Os microrganismos podem interferir nos mecanismos de defesa do hospedeiro através da produção de cápsula. além de serem resistentes à fagocitose. Finalmente.Patogenicidade 177 sistemas de defesa dos hospedeiros. a toxina botulínica é uma proteína de origem biológica. As exotoxinas são proteínas cuja ação tóxica é devido à configuração espacial dos aminoácidos.178 Microbiologia nológicas) que prejudiquem o hospedeiro. entrar nos terminais nervosos e inibir a liberação da acetilcolina. embora seus benefícios já tenham sido comprovados há anos no campo da estética. Ela vai ligar-se aos receptores terminais encontrados nos nervos motores. que se complementam. na ausência de oxigênio. porém. As toxinas podem ser de dois tipos: as exotoxinas e as endotoxinas. No entanto. Estes arranjos podem ser alterados de forma a produzir toxoides que são atóxicos e protegem os indivíduos susceptíveis. A denervação química produz uma atrofia do músculo mas. São termossensíveis e inativadas por ácidos. Uma vez no organismo humano. O Clostridium tetani não tem capacidade para invadir ou crescer em tecidos sadios. A diferença entre o tóxico e o terapêutico está na dose. Lecitinases decompõem a lecitina que é um lipídeo que forma a Toxina Botulínica Embora as toxinas provoquem danos nas células elas podem possuir outras aplicações. com a digestão de componentes celulares. o músculo acaba desenvolvendo novos receptores extrajuncionais para a acetilcolina e a debilidade que se instalara acaba se revertendo. gerando um bloqueio na condução neuromuscular e. Como por exemplo. quando injetada por via intramuscular. alguns já foram identificados: a) Inibição da respiração das mitocôndrias. por denervação química temporária. mas em conservas (carnes e vegetais) produzem toxinas que quando ingeridas levam até a morte. quando introduzido em tecidos lesionados ou mortos. b) Ação enzimática. esta toxina vai apresentar basicamente duas ações distintas. Os microrganismos que possuem altas propriedades toxigênicas têm baixo poder invasor. São solúveis e eliminadas pelas células produtoras no ambiente (Botulismo em conservas) ou na corrente circulatória (difteria e tétano). O C. Dessa forma. em doses terapêuticas. comercializada e conhecida pelo nome de BOTOX®. produzem toxinas que provocam contrações musculares e até a rigidez das mandíbulas. . no entanto. posteriormente. Os mecanismos de ação de muitas exotoxinas ainda não são conhecidos. botulinum raramente invade tecidos vivos ou mortos. ela produz uma paralisia muscular localizada. a qual tem mudado a vida de pacientes com distúrbios neurológicos e é agora considerada uma grande aliada no tratamento de reabilitação. b) Murchamento pelo bloqueio mecânico do transporte de água por substância viscosa como a pectina degradada ou polissacarídeos degradados por pectinases e carboidrases excretadas pelos microrganismos. os microrganismos podem estimular . São menos tóxicas que as exotoxinas e não formam toxoides. e) Lise de células. As exotoxinas dos patógenos de plantas podem provocar: a) Morte celular pela desagregação das células promovidas pelas pectinases ou interferindo com o metabolismo da metionina provocado pelo acido b. interferindo nos mecanismos pelos quais os nervos transmitem os estímulos aos músculos. algumas inibem a fagocitose e outras são agentes inflamatórios produzindo permeabilidade capilar e injúria celular. A primeira provoca a paralisia dos músculos respiratórios e a segunda.hidroxidiamino pimélico. As endotoxinas são lipopolissacarídeos proteicos encontrados nas paredes de muitas bactérias Gram negativas. c) Inibição da síntese proteica.Patogenicidade 179 substância cimentadora de membranas celulares e membranas das mitocôndrias. Os danos no organismo também podem ser produzidos por mecanismos imunopatológicos. Quando numa infecção primária ou o início de uma crônica. que são liberadas das células quando estas se desintegram. contrações contínuas dos músculos. A temperatura do corpo humano é controlada pelo centro nervoso e inúmeras substâncias podem interferir nestes mecanismos reguladores e produzir febre. c) Crescimento anômalo provocado por substâncias difusíveis como etileno e ácido indol acético que provocam epinastia (crescimento excessivo de um lado do tecido). d) Perda de fluido intestinal. São altamente pirogênicas (produzem febre). A toxina botulínica é mais tóxica do que a tetânica. f) Efeitos Vasculares. g) Neurotoxinas: são toxinas que atuam sobre o sistema nervoso. Referências MADIGAN. M. 2.. São Paulo: Pearson Prentice Hall. 524 p. E. J. 1. Nem todas as etapas são essenciais. Para um microrganismo provocar uma doença ele tem que ser capaz de entrar em contato.180 Microbiologia uma resposta imunológica. Conceitos e Aplicações.. C. T. outros podem apenas provocar danos. ed. v. J. multiplicar-se. MARTINKO. 2004. PELCZAR JR. S. 1996. interferir com os mecanismos de defesa e causar danos no hospedeiro. J. M. Microbiologia. PARKER. 608 p. M. Microbiologia de Brock. KRIEG.. Um exemplo é a hipersensibilidade provocada pela liberação de histaminas e outras substâncias vaso dilatadoras podendo provocar a morte instantânea. Resumo A capacidade dos microrganismos em provocarem doenças depende do tipo de microrganismos e do hospedeiro e das condições ambientais. poderá haver uma interação da mesma com a resposta imunológica que acarretará danos aos tecidos. penetrar. 10.. CHAN. Ocorrendo uma infecção subsequente. . São Paulo: Makron Books. ed. R. Um microrganismo pode ser introduzido por uma picada. N. . c a p í t u lo 12 . c a p í t u lo 12 .Controle de microrganismos Neste capítulo serão estudados os fatores que afetam os microrganismos e os agentes físicos e químicos do seu controle. . praticamente. precisa aprender a controlar os microrganismos. o efeito que se investiga fica ainda mais difícil de entender se vários tipos de organismos estiverem presentes. curiosamente. as ideias de geração espontânea há muito defendidas e derrubadas pelo brilhante cientista francês Pasteur. Há uma vasta população de fungos. não fazendo sentido. Você pensou em usar uma? . está no entendimento das formas de eliminar microrganismos que causam doenças nos seres vivos. a humanidade? Recentemente. esse número podia ser bem maior se não fossem as substâncias químicas das lágrimas que os controlam. quem pretende estudar microbiologia. isolando alguns fatores em laboratório. mesmo. Dessa forma. de vez em quando. Quem é que já não ficou preocupado com algumas epidemias que assolam. vivendo na superfície de nossa pele e até dentro de nossos olhos.Controle de microrganismos 185 12.1 Introdução Como você sabe. os microrganismos existem. atuando no nosso processo de digestão. em todos os ambientes terrestres. a gripe que veio dos suínos. pra citar outro exemplo. enquanto essa frase é lida. há uma infinidade de bactérias. Nesse último caso. Outro conceito que já foi estudado na introdução de nossa disciplina é que vida vem apenas de vida. foi destaque na mídia do mundo todo e muita gente acabou comprando máscaras pra evitar o contágio. Apenas para a gente ter uma ideia. Caso contrário. Outra importância em se controlar microrganismos. por exemplo. por exemplo. há cinco fatores que vão definir o sucesso ou fracasso dessas medidas. 2. numa dada situação ou material. por exemplo. por exemplo. Se for um leite. qual a temperatura? Se for uma substância química. Obviamente. por exemplo. Como fazer. O tamanho da população de microrganismos.2 Fatores que afetam os microrganismos Em linhas gerais. Os três primeiros ligados aos microrganismos são: 1. qual a concentração e forma do produto? . Lembrando que a palavra controle se refere à redução de microrganismos. então. que tipo de leite é? Leite líquido tipo A. Características dos microrganismos. o controle de células é muito importante para evitar a proliferação de organismos indesejáveis no processo. 12. talvez. Se for calor. Intensidade ou concentração do fator atuante. que também utiliza microrganismos para produzir comida. para controlar os microrganismos no meio ambiente e nesses locais? Quais os agentes que os inibem? Antes.186 Microbiologia Na indústria de alimentos. com potencial de patogenicidade. Quem são eles? Estão em culturas isoladas ou misturados com outras espécies? De que forma eles estão no meio? Forma esporulada? 3. Natureza do material que os contém. porém. Três são ligados aos microrganismos em si e dois sobre o agente que está atuando. de entrarmos nos agentes físicos é importante definir alguns conceitos fundamentais e que muita gente faz confusão em termos de controle de microrganismos. quanto maior for o número de células iniciais. menor o controle. Além de poderem atrapalhar. visando o controle de microrganismos. maior será a chance deles de causar doença e. podendose eliminar ou inibir o crescimento de células. os microrganismos podem produzir toxinas que são muito maléficas para muitas pessoas. B ou C? Leite em pó ou condensado? E os dois ligados aos agentes de controle: 4. acondicionados em sacos plásticos resistentes e brancos para diferenciar de outros tipos. utilizada para esterilizar as alças de inoculação em laboratórios de microbiologia. antes da morte em si. frio. é feita por empresas especializadas no manuseio de certos tipos de materiais contaminantes. os métodos químicos e os métodos biológicos. por exemplo. discutiremos sobre os agentes físicos.Controle de microrganismos 187 5. dessecação. Calor A forma mais usual de destruir células microbianas nas indústrias e nos hospitais. que discutiremos a seguir. 12. a partir da qual ele reduz o crescimento com o aumento da temperatura. e você concorda comigo. Calor seco O calor seco pode ser a própria chama. pressão osmótica e radiação. A incineração. . Quanto tempo fica a alta temperatura atuando no processo? Ou quanto tempo fica o produto químico em contato com o material que se quer controlar? Basicamente. Vale lembrar que todo ser vivo tem uma temperatura ótima de crescimento. há três grandes formas de se controlar microrganismos: os métodos físicos. e. Tempo de exposição do agente microbiano. há também diferenças genéticas entre espécies do mesmo ecossistema. tem um ótimo maior do que outra célula microbiana vivendo na Jamaica. uma bactéria que vive no Alasca. com temperaturas de centenas de graus Celsius. é o calor. depois os agentes químicos. por exemplo.3 Agentes físicos Os principais agentes físicos utilizados no controle de microrganismos em microbiologia são: calor (seco e úmido). Fora essa questão óbvia e geográfica. com o auxílio do bico de Bunsen. e até mesmo dentro do mesmo gênero. primeiramente. incluindo o lixo de clínicas e hospitais. Nesse capítulo. filtração. Evidentemente. O calor pode ser úmido ou seco e há vários tipos de métodos de calor. ao mesmo tempo. plásticos. Obviamente. em um tempo que vai de 10 a 15 minutos. computadorizados. Hoje em dia há diferentes formas de autoclave. por exemplo. bastante caros. por um determinado tempo. como vidrarias. como os de menor porte. pelo potencial de contaminação dos instrumentos de trabalho para cortar cabelos e unhas. Normalmente. desde equipamentos grandes. de bancada. 30 minutos. isso é uma exceção e a maioria das bactérias morre em temperaturas bem menores e em menos tempo. Se os objetos forem sujos. O processo de autoclave nada mais é do que o aquecimento da água. Esse método é bastante usado em consultórios odontológicos e deveria ser também mais empregado por pessoas que trabalham em salões de beleza. O tempo de exposição normalmente é de duas horas. no mínimo. se for um meio de cultura. bastões de vidro e béquers. como placas de Petri. também com o uso de autoclave. É bastante importante que a pessoa que vai trabalhar com autoclave siga as . Calor úmido O calor úmido pode ser feito com fervura e no vapor. O material que sai. controlar os microrganismos. em condições de pressão. Nesse caso podemos citar o exemplo do milho cozido no vapor e em potes de doces ou de conservas. que têm esporos que podem resistir à água fervente até por mais de uma hora. uma panela de pressão maior. panos e instrumentos cirúrgicos. Vários materiais podem ser autoclavados. com uma temperatura de 160-180ºC. em indústria de alimentos e em ambientes hospitalares. com uma pressão de 15 libras por polegada quadrada. que é. O vapor pode ser utilizado na indústria para ajudar no cozimento e. recomenda-se que o tempo de autoclave seja de.188 Microbiologia Outra forma de calor seco é o emprego de fornos ou estufas para destruir microrganismos em certas vidrarias não volumétricas. a temperatura chega a 121º C. As vidrarias volumétricas são descalibradas com o excesso de calor. mas não é um método totalmente seguro porque existem bactérias. antes do fechamento das tampas. A fervura da água é bastante usada em meios rurais. é estéril e pronto para ser usado. de consultórios. Clostridium botulinum. por exemplo. após a utilização com práticas de microbiologia. é a autoclave. A forma mais usada em laboratórios de microbiologia. em linhas gerais. como. ocasionando atrasos e problemas ao laboratório. basicamente. Nesse caso a temperatura empregada é de 140-150ºC. Esterilização Processo de eliminação total de microrganismos. Vale lembrar que. e outro com 63ºC por 30 minutos. sucos e até mesmo ovos podem ser empregados no processo. Em alguns modelos. incluindo as formas esporuladas.Controle de microrganismos 189 normas de segurança do laboratório para evitar acidentes. Pasteurização Este processo é bastante utilizado na indústria alimentícia e foi dado em homenagem aos importantes trabalhos de Pasteur. sem afetar muito a qualidade do produto. e se a água foi colocada dentro do mesmo. por 1-2 segundos. bastante empregado em países desenvolvidos pela facilidade de se obter esses materiais e o alto custo de mão de obra para lavar vidrarias (muito comum no método alternativo dos tubos múltiplos). por exemplo. existe outro processo parecido e muito confundido com as pessoas: o UHT (ultra high temperature). na França. de produtos sensíveis ao calor. as dos gêneros Streptococcus e Lactobacillus. Bactérias benéficas como. trabalhar de forma seca causa a queima de resistência. que é um processo de esterilização. por exemplo. Bebidas alcoólicas. no caso do leite. por 15 segundos. nem todos os microrganismos morrem. com os manômetros funcionando bem. Vale destacar que. já que o objetivo geral da pasteurização é destruir os patógenos. leite. no controle de microrganismos. os microrganismos da parte líquida. Há. o acetato de celulose que tem capacidade de separar. Outro ponto fundamental é sempre observar se a manutenção do aparelho está em dia. Filtração É o processo que utiliza membranas filtrantes de vários materiais. via uma bomba de vácuo. dois tipos de pasteurização: uma com temperatura de 72ºC. Na análise microbiológica de água de coliformes são também usadas essas membranas no método da membrana de filtro (MF). O inconveniente de se utilizar . no caso do leite e em certos sucos. são usadas na fabricação de iogurte e queijo e são importantes para a saúde humana. Em ambos os casos pode haver a redução dos microrganismos. pois desejava que a humanidade se beneficiasse com sua descoberta. Por essa razão. o que causa um entupimento da material filtrante.190 Microbiologia o método das membranas é quando a amostra de água é bastante suja e barrenta. mas algumas resistentes permanecem e crescem quando as condições ambientais são favoráveis. como é o caso de bactérias que formam esporos. As principais. precisa de aproximadamente 6 vezes menos radiação do que Wilhelm Konrad Roentgen descobriu os raios X e preferiu não patentear qualquer aparelho ou processo relacionado com os raios X. Como você já estudou em física. pela redução da atividade deles. normalmente. mas. não são métodos que matam todas as células microbianas. Raios X e Raios Gama. microrganismos patogênicos se proliferam rapidamente em condições de temperatura ambiente. Sendo que essas duas últimas são chamadas de ionizantes e a primeira. Uma carne congelada. Essa dose é expressa em rad ou gray (1 Gy = 100 rad). corresponde à dose de radiação absorvida. relativamente. e que estão abaixo do comprimento de onda da luz visível. Quanto mais difícil o microrganismo para ser eliminado. as radiações de alta energia são as que apresentam potencial na destruição de células bacterianas. e o congelamento. . são: Ultra Violeta (UV). em biologia.1). comum nas geladeiras domésticas e que tem cerca de 4°C. quanto menor o comprimento de onda. Normalmente. maior será a energia necessária. Há o frio de refrigeração. que variam de 0°C a ‒20°C. por exemplo. UV. Um fungo. Radiação Uma interessante e. nova forma de controlar microrganismos é a utilização de radiação eletromagnética. Frio Normalmente. maior a energia (Figura 12. pode ter várias espécies de bactérias que são destruídas. bolor ou levedura. não ionizante. o frio é mais usado para manter o produto após a destruição pelo calor ou outro agente. A unidade de radiação é chamada de roentgen e. não se deve comer alimentos que ficaram descongelados ou congelar novamente carnes ou outros produtos que ficaram fora da geladeira por um longo tempo. Potencialmente. em grandes freezers de empresas que trabalham com alimentos. 189). são bem maiores e tem pouco efeito no controle de microrganismos. Vale salientar que essas ondas de microondas. Lâmpadas UV são colocadas dentro de câmaras de fluxo laminar. aqueles aparelhos domésticos para aquecer alimentos. Quando se fala em radiação. Outros locais onde se podem ver essas luzes são salas assépticas e centros cirúrgicos. No entanto. usadas para inocular microrganismos. uma bactéria que causa intoxicação alimentar. este será pelo calor ao longo do tempo. (Modificado de TORTORA et al. . Elas ficam acesas por um período antes dos trabalhos e depois.Controle de microrganismos 191 10-5 nm Luz ultravioleta (UV) 295nm 330nm 280nm Luz UV na luz solar Bronzeamento 300nm 350nm 400nm 10-3 nm Raios X 1 nm UV 103 nm 106 nm 1m (109 nm) 103 m Raios gama Infravermelho Microondas Ondas de rádio Luz visível Bactericida 200nm 200nm 450nm 500nm 550nm 600nm 650nm 700nm 750nm Comprimento de onda aumenta Energia aumenta Figura 12. são desligadas para não danificar a pele e olhos dos operadores. Vale realçar que esse método para alimentos deve ser bastante estudado e controlado pelas empresas e órgãos governamentais para evitar que formas residuais prejudiquem as pessoas que vão consumir esses produtos. Os dois radioisótopos mais empregados são o 60Co e 137Cs. Nesse processo. como já se verifica. As radiações ionizantes de maiores aplicações nas indústrias de produtos nas áreas de saúde e de alimentos para esterilizar microrganismos são as de raios gama. essa forma de esterilização crescerá bastante nos próximos anos. p. mundialmente. são de baixa penetração e apresentam mais um efeito desinfetante do que esterilizante. logo a gente pensa nos microondas. levando a mutações bastante discutidas recentemente. tem o potencial de danificar o DNA das células causando mortes ou danos para a reprodução do mesmo. Com certeza.1 – Comprimentos de ondas. em laboratórios. 2000. Se houver algum controle. A luz UV.. durante as inoculações. a necessária para destruir os esporos de Clostridium botulinum. as microondas fazem com que as moléculas de água dos alimentos vibrem. aquecendo os mesmos. que também tem na luz solar em menores doses. 192 Microbiologia Pressão osmótica Um dos métodos mais antigos na preservação de alimentos é a utilização de altas doses de sais ou açúcares. isso depende também de cada tipo de célula e das condições ambientais. isso é feito em fornos e. são menos sensíveis e podem crescer em meios mais ácidos e úmidos. podemos concluir que a sua forma seca. a água vai de um meio menos concentrado para um mais concentrado. de o leite em pó ter bactérias na forma de esporos e estar contaminado. Curiosamente. como é o caso do leite. Obviamente. Quem já não comeu uma batatinha ou maçã daquelas bem fininhas e secas? A liofilização é uma forma de secagem de produtos através do frio e apresenta grande aplicação e potencial na indústria alimentícia. de um lote importado. . Não faz muito tempo. O emprego de sais normalmente é feito em carnes e em vegetais fermentados. e pode ocorrer também para outros produtos. comparando um produto de grande consumo. Vale lembrar que. por osmose. é mais raro. os picles. Este processo de secagem ocorre na conservação de carnes e vários vegetais. de forma caseira. No entanto. Há alguns anos atrás. desde tempos remotos. incluindo as caseiras. eles é que deterioram mais esses tipos de alimentos. a desidratação. Por essa razão. leite em pó. entre outros fatores. em fogão ou microondas. comparados com as bactérias. O açúcar é utilizado em doces e geleias e apresenta grande eficácia nas indústrias alimentícias. Dessa forma. Ressecamento Outra forma prática de controlar microrganismos é através da redução de água nos alimentos. isso foi noticiário de jornal. Os fungos. preservado pela ação da secagem e frio. Na indústria. retirando água das células dos microrganismos. que estava quase intacto. esse mesmo efeito de desfavorecer o crescimento de microrganismos indesejáveis é usado. é mais difícil de estragar do que o leite comum. na presença de açúcares. por exemplo. em machucados e feridas. incluindo as frutas secas. foi encontrado o corpo de um homem na região dos Alpes suíços. você deve lembrar. causando um efeito hipertônico. mas não impossível. Em termos de bactérias. 9.4 Agentes químicos Várias substâncias químicas podem ser utilizadas no controle de células patogênicas ou não. 8. 7. 4. agentes microbianos são aqueles que matam ou inibem o crescimento de microrganismos. animais e outros seres vivos. Não ser corrosiva nem de forte coloração que fica impregnada. Dessa forma. de preferência em baixas concentrações. Ter um aroma agradável. por exemplo. Ser estável para que o seu princípio não se perca ao longo do tempo. Ser de fácil preparo. Ter capacidade detergente para remover sujeira e microrganismos. Vale lembrar que as características das células microbianas também afetam a eficiência e eficácia dos agentes. Ter um bom poder de penetração na superfície que irá ser empregada. Uma solução ideal seria a que tivesse as seguintes características: 1. Várias substâncias químicas podem ser utilizadas para matar ou inibir os microrganismos. Não ser tóxica aos seres humanos. Normalmente. Ação antimicrobiana. Ter um baixo custo. . as estruturas de esporos são mais resistentes e dificilmente morrem com produtos químicos. em tecidos vivos ou materiais inanimados. pela complexidade de se destruir microrganismos em superfícies e grandes áreas. 5. e 10. Nem todos os produtos são esterilizantes. 6. o termo desinfetante é mais usual e significa uma substância que mata apenas as partes vegetativas das células patogênicas. 2. 3. Ser solúvel em água ou em outro solvente.Controle de microrganismos 193 12. enquanto que bacteriostático é o que inibe o crescimento do microrganismo. o termo bactericida é o que mata. Conforme já foi visto no glossário. e utilizado para tratar de feridas. halogênios (iodo e cloro). . assepsia Processo que reduz significativamente a contaminação de microrganismos. tanto de seres humanos como em animais. Normalmente. é utilizada em hospitais e clínicas. um médico inglês chamado Joseph Lister empregou o produto antes de cirurgias para prevenir ou amenizar os problemas de infecções decorrentes dos procedimentos. Produtos à base de iodo são grandemente utilizados para a assepsia de partes vivas. cloroxilenol e clorexidina). Lysol. O modo de ação de compostos de iodo é em proteínas. óxidos de etileno. é comum mergulhar as tetas do úbere bovino em uma substância mais concentrada de iodo.194 Microbiologia Os principais grupos de produtos químicos no combate aos microrganismos: substâncias fenólicas (hexaclorofeno. glutaraldeído e conservantes de alimentos. Acima de 1% o fenol age de forma bactericida. ozônio. Fenol e compostos fenólicos Uma das primeiras substâncias estudadas no controle de microrganismos foi o fenol ou ácido carboxílico. Em meados de 1800. detergentes. A maioria das partes vegetativas das bactérias morre com o iodo e até alguns esporos. cresóis e hexaclorofeno são exemplos de compostos fenólicos. pode irritar a pele. de cor marrom. reconhecido em 1830. triclosan. esses produtos exercem atividade antimicrobiana lesando as membranas plasmáticas. água oxigenada. O iodo é um dos mais antigos produtos utilizados pela humanidade. Normalmente. a tintura de iodo. com destaque para o iodo e o cloro. metais pesados. Na ordenha de vacas. enfocando também o lado histórico deles. álcool (etanol e isopropanol). nos Estados Unidos. que são dois agentes oxidantes. mas. pelo seu odor forte. Alguns dos grupos de agentes químicos serão discutidos a seguir. inativando e destruindo as proteínas. formaldeído. por exemplo. Halogênios Esse grupo de substâncias é um dos mais empregados no controle de microrganismos. que é uma combinação de iodo 2% e etanol 70%. Sua ação contra fungos e alguns vírus também são notáveis. Álcool Um dos produtos mais utilizados para destruir formas vegetativas de microrganismos é o álcool. Sua concentração efetiva é que esteja entre 0. é através do ácido hipocloroso que se forma em contato com a água. Modo de ação dos agentes químicos Os modos de ação dos produtos químicos em microrganismos podem ser diversos e listados a seguir com alguns exemplos: 1. Outro agente oxidante muito utilizado é o cloro. este último usado como produto de limpeza doméstico. Concentrações maiores do que 1% de hipoclorito de sódio. Pastilhas de cloro podem ser usadas para matar microrganismos em poços e cisternas e são de grande utilidade para pessoas que vão acampar em áreas onde não existe água potável. Outros exemplos de produtos clorados são as cloraminas e o hipoclorito de sódio. e que é o princípio ativo da água sanitária que tem cerca de 2% a 2. compostos fenólicos e vários detergentes). Agente oxidante (iodo. que é uma doença das mamas.5 e 1 partes por milhão ou mg por litro de água. Normalmente. é na destruição de compostos celulares em paredes e membranas.5% de cloro ativo. com 1% de hipoclorito de sódio. O modo de atuação desses produtos é desnaturando membranas.Controle de microrganismos 195 após a coleta do leite. . O modo de ação dos clorados. de gás comprimido e que atua no tratamento de águas para abastecimento e de piscinas. como exemplos. a água ajuda a espalhar o produto. A ação germicida do cloro. pela sua forte reação oxidante. são usadas como alvejantes industriais e em zonas rurais. o etanol 70% é o que apresenta maior eficácia. através da ação em lipídeos e proteínas. Outro aspecto importante é que concentrações próximas do álcool puro são bastante voláteis e se perdem no ar. com o etanol e isopropanol. que é um gás. na forma líquida. para evitar o aparecimento de mamite. pois. cloro. água oxigenada e ozônio). de 5% a 12%. Solvente de lipídeos ou desnaturante de proteínas (álcool. 2. ed. é estudada a concentração mínima que inibe o crescimento em meios de cultura líquidos. álcool (etanol e isopropanol). ressecamento. No caso de tubos. glutaraldeído e conservantes de alimentos. Referências MADIGAN. Avaliação dos agentes químicos A avaliação de novas substâncias químicas pode ser testada através de duas técnicas: avaliação em tubos e em placas de Petri. São Paulo: Makron Books. ed.196 Microbiologia 3.. Para estudá-los e fazer o controle deles são empregados métodos físicos. Na superfície das placas é inoculado o microrganismo a ser avaliado e. PELCZAR JR. MARTINKO. Conceitos e Aplicações. são medidos os halos de inibição ao redor dos furos. em placas contendo meios de cultura sólidos. Microbiologia. sulfato de cobre). . T. formaldeído. Quanto maior o halo maior a sensibilidade do microrganismo ao produto químico testado. 1. PARKER. R. após um período de incubação. 1996. São Paulo: Pearson Prentice Hall. frio. ozônio. detergentes. S. KRIEG. 2004. Precipitação de proteínas (nitrato de prata. formaldeído). M. 608p. 524 p... Resumo Os microrganismos habitam praticamente todos os ambientes.. químicos e biológicos. CHAN. J. e 4. pressão osmótica e radiação. N. água oxigenada. J. Microbiologia de Brock. 10. óxidos de etileno. No outro método. filtração. Agente alquilante (óxidos de etileno. halogênios (iodo e cloro). M. C. cloroxilenol e clorexidina). J. triclosan. M. 2. são feitos orifícios que funcionam como pequenos poços onde são preenchidos com as soluções a serem testadas. metais pesados. v. Os métodos químicos são: substâncias fenólicas (hexaclorofeno. Os métodos físicos empregados são: calor. E. ... C. R. D. FUNKE. P. 827p. J. L. J. ed. TORTORA. ed. HARLEY. Brown. M. L. 6. A.Controle de microrganismos 197 PRESCOTT.. C. . 2000. 2. CASE. 1993. Microbiology. Microbiologia. Porto Alegre: Artmed. Dubuque: W. 912p. B. KLEIN. G. c a p í t u lo 13 . processos e aplicações da Biotecnologia. com destaque para os microrganismos. produtos.Microbiologia Industrial Biotecnologia Neste capítulo será estudada a Microbiologia Industrial. c a p í t u lo 13 . . toda vez que abastecemos nossos carros o fazemos graças também aos microrganismos que ajudam na produção dos combustíveis. sejam os temas mais citados na preocupação de gente normal. o que ele faria se não atuasse na área de informática. Não faz muito tempo. a gripe aviária ou suína? Sem falar de tuberculose. foi perguntado para o Bill Gates. é bem provável que a maior parte delas vai realçar os aspectos negativos da microbiologia. disse que trabalharia com . rodeada de notícias alarmantes e que. assustam mesmo.Biotecnologia 201 13. de brucelose. um dos homens mais ricos do mundo. como da própria gasolina que tem o etanol misturado nela. são outros exemplos típicos da ação dos microrganismos.Microbiologia Industrial . tanto do álcool. de febre aftosa e de tantas outras. sem vacilar. vírus etc.1 Introdução Se você conversar com muitas pessoas do seu cotidiano sobre micróbios. Quem não ficou grilado com a vaca louca. talvez. as bactérias e fungos fazem um papel fundamental na qualidade de vida da população. Se formos para o lado ambiental. Ele. Com certeza doenças das mais diversas e contaminação de alimentos. Na questão do tratamento de esgotos. Mas você sabia que o lado benéfico da microbiologia é muito maior do que esses negativos citados? Poucos são capazes de lembrar que vários alimentos são feitos por microrganismos. como é o caso do pão que comemos no café da manhã. no geral. bactérias. As bebidas como a cerveja e o vinho. tão importantes em uma cidade. fungos. Pois bem.) e do vinho. e que acaba ficando também tolerante a esses produtos. Hoje em dia há estudos biotecnológicos sobre o potencial do uso de órgãos de animais transplantados para os seres humanos. com detalhes. normalmente bastante suscetível ao frio. fez uma enorme arca para colocar os animais dentro. alterando o seu material genético. processos industriais. uma das áreas mais interessantes do conhecimento atual. entre tantas definições. medicamentos. Podemos imaginar que desde que o mundo é mundo. é uma ciência que utiliza o potencial dos microrganismos para fazer produtos em escala industrial. Um exemplo curioso disso. as engenharias e tecnologias na fabricação de produtos e os assuntos de ordem ética que discutiremos mais pra frente. Em outras palavras. a microbiologia em si. hoje. a genética. biotecnologia. toda vez que uma fruta caía do pé de uma árvore. onde as características contidas nos genes de um organismo podem ser introduzidas em outro. segundo o relato. que recebe genes de bactérias do solo tolerantes a certos herbicidas. quando do dilúvio. Várias áreas são estudadas em biotecnologia como. por Noé. por exemplo. a bioquímica. Outro inusitado exemplo é o da utilização de genes do peixe linguado. A biotecnologia atual tem uma ênfase mais científica e é uma parte do conhecimento de ação multidisciplinar (Figura 13. os microrganismos faziam as fermentações das mais diversas que estudamos. Desde tempos remotos há relatos de que alguns desses produtos já eram feitos. Você concorda com tais mudanças? Acha que isso afeta o meio ambiente e é eticamente correto? .C. é uma parte aplicada da microbiologia para fabricar alimentos. entre tantos outros.000 anos a. Vale citar que a biotecnologia tem uma parte que é a engenharia genética. substâncias que matam o mato que compete com a planta de soja.1). a imunologia. na bíblia. que tolera baixas temperaturas de armazenamento.202 Microbiologia biotecnologia. aquele cara que. Você conseguiria definir o que é biotecnologia? Pare e pense e veja onde isso existe ao seu redor. como é o caso da fabricação do pão e da cerveja no antigo Egito (4. produtos agropecuários e de meio ambiente. e que passam para a planta de morango. é o caso da soja transgênica. . 15). 1996.1 – Áreas do conhecimento em biotecnologia.Biotecnologia 203 Aplicações comerciais Indústria f armacêutica e de cosméticos Indústria de alimentos Agricultura e melhoramento de plantas Agropecuária Tecnologia de fermentações Diagnósticos Manejo ambiental e energético Engenharia genética engenharia de proteínas imunoquímica cultivo de células in vitro tecnologia de bioprocessos Princípios fundamentais Fisiologia Engenharia química Biologia celular e molecular Bioquímica Imunologia Microbiologia Genética Figura 13. (Modificado de SMITH. p.Microbiologia Industrial . 204 Microbiologia 13. No meio ambiente podemos citar os enormes volumes de lixo e esgotos. pelos microrganismos.2 Substratos em biotecnologia Há uma gama imensa de produtos fabricados ou com potencial de fabricação. arroz. a lactose. cana de açúcar. tanto domésticos como industriais. com o grande potencial de crescimento para a exploração das algas nessa enorme superfície de água no planeta. trigo. produzidos nas cidades. de alimentos. é uma das mais antigas e importantes em biotecnologia em termos econômicos. algodão etc. cevada. da saúde e do meio ambiente. dos substratos e dos processos industriais. incluindo as atividades de pesca e de produção animal. Outras biomassas de grandes destaques são as advindas da indústria de alimento. através da enzima lactase. No ramo agrícola há a biomassa de plantas cultivadas em larga escala (soja. Os produtos que podem ser utilizados como substratos são provenientes da agricultura e das indústrias florestais. Para que essas células microbianas possam crescer e fazer o seu trabalho é importante que haja substrato. 13. café. vários produtos são elaborados e listados a seguir. que são os materiais de origem animal e vegetal. Na indústria florestal há as cascas.) e outros vegetais como é o caso de frutas e produtos de hortas (legumes e hortaliças).3 Produtos e processos da biotecnologia Após a escolha dos microrganismos. feijão. Os microrganismos associados nesse grupo são: Lac- . em ácido lático. milho. serragem e demais materiais provenientes da fabricação de papel e celulose. Estimativas de biomassa de produtos fotossintetizantes são da ordem de 120 bilhões de toneladas de matéria seca por ano em terras e cerca de 50 bilhões nos oceanos. em diferentes áreas de aplicação: Indústria de alimentos A fermentação lática que é feita a partir da transformação do açúcar do leite. dando realce ao sabor e aparência esverdeada. • Celulase por Trichoderma viride. o fungo (Penicillium roqueforti) é utilizado no processo de maturação. este último a partir do repolho. • Pectinase por Aspergillus niger. por exemplo. Outros exemplos interessantes de produtos fermentados e de grande consumo são as azeitonas verdes e o chucrute. A vitamina B12 é produzida por espécies de Pseudomonas e Propionibacterium. Os picles. O ácido cítrico.Microbiologia Industrial . com produção dos derivados do leite (queijos. em amaciador de carne. a Corynebacterium glutamicum. pelos microrganismos Aspergillus orizae. em sucos de frutas. um antioxidante natural das frutas. em doces. • Invertase por Saccharomyces cerevisiae. como. O aminoácido.Biotecnologia 205 tococcus lactis. pode também ser elaborado através da utilização do fungo Arpergillus niger. feitos de vários vegetais. Em queijos maturados. ácido glutâmico. em queijos. Enzimas podem também ser produzidas via microrganismos em fermentadores e alguns exemplos são listados: • Beta-amilase por Bacillus subtilis. Vitamina C pode ser feita pela bactéria Acetobacter. Recentemente. são fermentados por Lactobacillus plantarum e Pediococcus cerevisiae. Outros produtos na indústria de alimentos incluem o molho de soja. e • Renina por Mucor e Escherichia coli. iogurtes e manteiga). . bactérias do gênero Bifidobacterium têm sido empregadas em certos iogurtes com ótimos benefícios para a saúde humana. Aspergillus soyae e Lactobacillus delbrueckii. Lactobacillus bulgaricus e Lactococcus thermophilus e são de grande importância na indústria de laticínios. na produção de cerveja. dos tipos gorgonzola e roquefort. por Leuconostoc mesenteroides e Lactobacillus plantarum. em sucos de frutas e café. • Proteases por Aspergillus orizae. como regulação da flora intestinal e potencial de ajudar no sistema imunológico. para realçar sabores em diversos produtos é feito via várias bactérias. uma famosa bebida japonesa. O saquê. um subproduto do vinho. azedado pela ação de bactérias do gênero Acetobacter. No caso do vinho. respectivamente.206 Microbiologia Indústria de bebidas alcoólicas Vários microrganismos estão presentes na fermentação alcoólica que é feita a partir da glicose e com produção de etanol. destilados e o álcool concentrado de tal forma a ter entre 40-43% e 50-95% de álcool. Curiosamente. com a produção de ácido acético. A cachaça. O malte produzido na germinação dos grãos libera amido e a enzima amilase para ajudar a fermentar os açúcares pelas leveduras que convertem o açúcar em álcool e dióxido de carbono. após o processo de fermentação. Em temperatura de meio ambiente elas crescem e fazem com que a massa de trigo e água estufe. a levedura Saccharomyces cerevisiae é também a responsável pelo pão caseiro. . que tem entre 4055% de álcool. é pela adição de lúpulo. através de sua respiração. organismos mais evoluídos. e não bactérias como muita gente confunde. Na produção de cerveja. Os tabletes de fermentos biológicos são células desse organismo que estão compactas e acondicionadas em ambientes refrigerados. os microrganismos de destaque são as leveduras Saccharomyces cerevisiae e Saccharomyces carlsbergensis. os açúcares das uvas. Outras bebidas de grande consumo e feitas por essas leveduras são o vinho. o conhaque e o uísque. ou de outras frutas. as cervejas têm uma concentração de álcool que varia entre 4% e 6%. que tem de 12% a 14% de álcool. é uma bebida destilada e feita por leveduras a partir da glicose da cana de açúcar. são convertidos em etanol. que tem como base a fermentação dos grãos de cevada em uma substância chamada malte. A vodka é feita a partir da fermentação e destilação de cereais e tubérculos (batata ou beterraba) e tem cerca de 40% de álcool. O sabor amargo. O vinagre é. característico das cervejas. Normalmente. é feito pela fermentação de arroz pelo microrganismo Aspergillus orizae e tem de 14-16% de álcool. O conhaque e o uísque são. Vale lembrar que leveduras são fungos. uma planta. em linhas gerais. Em adição aos antibióticos. a produção de etanol para a indústria de combustíveis que é uma das mais rentáveis e de grande impacto na sociedade. por bactérias dos gêneros Streptomyces e Bacillus. ocorreu um marco que modificou grandemente a ideia do controle de doenças infecciosas. Até então. um importante hormônio humano no combate de diabetes. além das bebidas citadas. vacinas e hormônios.Biotecnologia 207 A fermentação alcoólica tem. muitos outros antibióticos têm sido produzidos pelos mais variados microrganismos e empregados mundialmente. Essa substância antibiótica foi isolada e publicada. Indústria farmacêutica Uma das mais rentáveis atividades econômicas da indústria de produtos de biotecnologia é a utilização de microrganismos na produção de medicamentos. Muitas doenças como: tuberculose. bacitracina. e pneumonia. como o foi na Primeira Guerra Mundial. Em 1929. no emprego de xaropes e estirpes de Escherichia coli na produção de insulina. coqueluche. exemplos de medicamentos produzidos por células microbianas são: enzima estreptoquinase. muitas pessoas morriam com ferimentos e tiros. A gasolina brasileira tem aproximadamente 24% de etanol e tende a crescer pelo lado mais econômico e menos poluente desse produto da fermentação de Saccharomyces cerevisiae. tétano. e cefalosporina. por Clostridium tetani. . Alguns exemplos de produtos e respectivas bactérias são listados a seguir: estreptomicina. Temos também a glicose polimerase. e empregada em pacientes que tiveram ataques cardíacos. por Bordetella pertussis. com a descoberta de penicilina pelo médico escocês Alexander Fleming. por Bacillus licheniformis. novobiocina. pelo fungo Cephalosporium acremonium. por bactérias do gênero Streptococcus. por Streptomyces niveus. Através de estudos em placas de Petri.Microbiologia Industrial . por Streptomyces griseus. verificou-se que o fungo Penicillium notatum inibia o crescimento de células bacterianas. A partir desse caso. por Mycobacterium bovis. por Streptococcus pneumoniae são combatidas através do uso de vacinas que são fabricadas com tecnologias biotecnológicas. dando o prêmio Nobel ao relevante cientista. O estudo de microrganismos. Essa bactéria tem genes que produzem uma toxina que controla a cigarrinha em pastagens. Outros exemplos de duas bactérias largamente utilizadas na agricultura são as dos gêneros Rhizobium e Bradyrhizobium. como é o caso do fósforo. mas de pouca mobilidade e disponibilidade nos solos. tem uma vasta aplicação na fabricação de vacinas em animais.208 Microbiologia Indústria agropecuária Outra área de grande aplicação de microrganismos em biotecnologia é a de produtos agropecuários. plantas ornamentais e florestais. de forma semelhante ao que ocorre nos seres humanos. como é o caso de Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae em pragas de batata e cana de açúcar. O emprego de genes da bactéria Bacillus thuringiensis em plantas transgênicas foi pioneiro e se estendeu para outros exemplos. economizando adubos nitrogenados em lavouras de leguminosas como feijão e soja. As hifas desses fungos atuam aumentando a área de exploração radicular e o potencial de emprego da biotecnologia de produtos ocorre nas culturas que têm produção de mudas. além desse aspecto econômico. Elas fazem a fixação biológica de nitrogênio. Fungos podem também atuar em controle biológico. Um dos primeiros exemplos de estudos é no controle biológico de insetos na agricultura. que fazem associação simbiótica com as plantas. por exemplo. há o benefício ambiental da não utilização (ou da redução) de fertilizantes à base de nitrogênio que podem contaminar o solo e a água subterrânea. . são também exemplos do potencial de produtos na agricultura. Eles ajudam as plantas na absorção de nutrientes. Vale lembrar que. Vale lembrar que países que estão livres dessa doença podem vender seus produtos para mercados exigentes e lucrar com essa atividade de grande rentabilidade. Os fungos micorrízicos. como é o caso de plantas frutíferas. um elemento químico muito importante para o desenvolvimento vegetal. É o caso. da febre aftosa que é transmitida por vírus e cuja prevenção é muito importante para a comercialização de carnes. a quantidade de óleo que foi derramada nesse acidente. no porto de Valdez. 13.7 e 13.3. A partir desse caso. como é o caso de bactérias do gênero Pseudomonas. e que causou grande impacto ambiental. vários cientistas. foi o vazamento de petróleo pelo navio Exxon Valdez. em todo o mundo. Com o aumento da poluição pelas mais variadas atividades humanas é imprescindível que os estudos de microrganismos no controle dessas fontes poluidoras sejam intensificados. O termo biorremediação é empregado quando organismos vivos são utilizados nos processos. Um exemplo interessante e de grande repercussão mundial.2. EUA. como do dinheiro empregado para os trabalhos de despoluição (Figura 13. de dimensões catastróficas.Biotecnologia 209 13. Alasca. Esse processo. chama-se remediação (Figuras 13. entre tantas outras estudadas. Apenas para você ter uma ideia. e que se utili- . nos Estados Unidos (Figuras 13. Outra técnica muito estudada. que também inclui outras formas de descontaminação. 13. Após o tratamento a água de lastro é lançada ao mar.4 e 13. Figura 13. junho de 2001). (Foto de Alexandre Verzani Nogueira – arquivo pessoal – Alasca. no Alasca. tanto das pessoas que deixaram de trabalhar.2 – Tanque de biorremediação de água contaminada com petróleo que chega dos navios. Sem falar dos prejuízos econômicos.4 Aplicações em meio ambiente Uma das áreas de maior potencial de crescimento nos próximos anos é a da biotecnologia no meio ambiente. intensificaram os estudos para se entender o papel de microrganismos na recuperação de áreas contaminadas. Você pode imaginar os danos ambientais nas praias. regiões de pesca e os animais mortos. daria para encher 125 piscinas olímpicas.6).5).8).Microbiologia Industrial . em 1989. metais pesados e outros poluentes. junho de 2001). em 1989. Figura 13.5 (acima) – Boia do petroleiro Exxon Valdez. junho de 2001). Alasca.210 Microbiologia za de plantas e de microrganismos. EUA. Figura 13.3 – Petroleiro no porto de Valdez. (Foto de Alexandre Verzani Nogueira – arquivo pessoal – Alasca. EUA. (Foto de Alexandre Verzani Nogueira – arquivo pessoal – Alasca. EUA. no Alasca. (Foto de Alexandre Verzani Nogueira – arquivo pessoal – Alasca. Figura 13.4 (à esquerda) – Equipamentos utilizados nos trabalhos de remediação quando do vazamento do petroleiro Exxon Valdez. no Alasca. . em áreas contaminadas por petróleo. é o da fitorremediação. junho de 2001). Canadá. Figura 13. Canadá. . há dois tipos de biorremediação: uma natural.6 – Solo contaminado com petróleo próximo à cidade de Fairbanks. (Foto de Alexandre Verzani Nogueira – arquivo pessoal – Alasca. (Foto de Alexandre Verzani Nogueira – arquivo pessoal – maio de 2002). Basicamente. com grande potencial de descontaminação.8 (abaixo) – Experimento de biorremediação de solo contaminado com petróleo em Saskatchewan.Biotecnologia 211 Figura 13. No primeiro caso. através de células isoladas e avaliadas em condições de laboratório.Microbiologia Industrial . Alasca. Figura 13. junho de 2001). com destaque para plantas leguminosas e gramíneas sobreviventes. EUA. (Foto de Alexandre Verzani Nogueira – arquivo pessoal – maio de 2002). e outra com a introdução de microrganismos exóticos.7 (acima) – Experimento de biorremediação de solo contaminado com petróleo em Saskatchewan. que também recebe o nome de atenuação natural. com recursos do próprio local. Nesse caso.212 Microbiologia o estudo de microrganismos no ambiente natural é importante para se saber quais os tipos presentes e quais os fatores físicos e químicos que os afetam. que vive em rios e se aloja em rochas. Outros exemplos do potencial de microrganismos na biotecnologia são os ligados à engenharia sanitária. Outra área interessante nessa linha biotecnológica é a do estudo de microrganismos na corrosão de encanamentos e degradação de estátuas. por exemplo. Ela produz substâncias fixadoras e que podem ser usadas como colas cirúrgicas. e que pode ser corrigido. Outro fator limitante. residenciais e culturais. Em outras aplicações. como o nitrogênio. Em áreas de baixa oxigenação. no desenvolvimento de produtos que aceleram a decomposição da matéria orgânica dos esgotos e fossas assépticas. prédios e monumentos. . É de se esperar que um derramamento de petróleo. leve muito mais tempo para ser remediado do que em uma área tropical. nessas condições. cobre e zinco. como é o caso do biodiesel. o fósforo e o potássio. No caso do Alasca. a introdução desses elementos facilita a descontaminação. produzem ácidos e causam oxidação. Alguns deles estão sendo testados para reduzir os odores característicos e indesejáveis dessas transformações bioquímicas. que é bastante frio. Outro exemplo da utilização de microrganismos no meio ambiente é o emprego das bactérias Thiobacillus thiooxidans e Thiobacillus ferrooxidans. a ideia é evitar que eles danifiquem essas estruturas e preservem os patrimônios industriais. é o da adição de nutrientes. em contato com certos minérios. que está em franca fase de desenvolvimento. Um exemplo mais recente e também interessante é o da utilização da bactéria Caulobacter crescentus. ajudando na liberação e aproveitamento de ferro. estudos recentes mostram o potencial de algas na produção de combustíveis menos poluentes. Elas. uma vez que a maior parte dos microrganismos que fazem esse trabalho é aeróbica. a temperatura é um fator importante e que limita a atividade dos microrganismos de degradar compostos poluentes. as aplicações da microbiologia em biotecnologia são inumeráveis e irão crescer muito nos próximos anos. Cambridge: Cambridge University Press. KLEIN. . Produtos transgênicos e engenharia genética são duas áreas de grande crescimento e com potencial de desenvolvimento nos próximos anos. ed. Conceitos e Aplicações. ed. 2. A. PRESCOTT. G. Dubuque: W. Com certeza. Resumo Desde tempos remotos os microrganismos participam de vários processos na obtenção de alimentos e nas transformações do meio ambiente.. L.. São Paulo: Pearson Prentice Hall. C. 2004. A biotecnologia é uma ciência multidisciplinar que agrega conhecimentos para explorar o potencial dos microrganismos nas indústrias: alimentícia. C.Biotecnologia 213 Em conclusão. de bebidas. T. Brown. será difícil citar exemplos onde os microrganismos não poderão atuar. ed. E. M. Referências MADIGAN. ed. PELCZAR JR. São Paulo: Makron Books.. N. J. 236p. PARKER. B. M. 2. J. Biotechnology. 2000.. v. TORTORA. Microbiologia.. farmacêutica e de produtos ambientais. C. SMITH. 1996. 608p. 827p. 1993. Porto Alegre: Artmed. M. ed. P. J. 3.Microbiologia Industrial . 1 e 2. Microbiologia. Microbiologia de Brock. 10. 6. MARTINKO. D. J. Microbiology. KRIEG. CASE. R. S. M. J. CHAN.. FUNKE. HARLEY.. J. 1996. 912p. E. R. L.