Microbiologia da água e ar

Everlon Cid Rigobelo

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Oceanos Abertos

• Zona pelágica

– [ ] de nutrientes baixas

– Nutrientes inorgânicos, N, P e o Fe

• Essenciais para os organismos fototróficos

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Zonas Marinhas

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Oceanos Abertos

• Temperatura

– Águas frias

• Baixo número de células microbianas

– Atividade dos fototróficos marinhos é limitada

– Quando comparado com lagos e rios

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Oceanos Abertos

• Devido a grande amplitude dos oceanos

– Grande sequestro de carbono

– Grande produção de O2

• Devido a fotossíntese oxigênica

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Comunidades Microbianas Marinhas

• Possuem grande influência

– Nas cadeias alimentares

– Clima Global

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Zona Pelágica

• Salinidade

– Constante e variável nas áreas costeiras

• Áreas costeiras

– Elevada atividade microbiana

– Devido ao influxo de nutrientes

– Poluentes

– Atividade humana

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Baías e Enseadas

• Ricas em esgotos ou dejetos industriais

– Sustentam os fitoplanctions e bactérias

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Baías e Enseadas

• Elevada taxa de poluição

– Águas oceanas rasas se tornam anóxicas

– Devido a remoção do O2 pela respiração

– Produção de H2S pelas bactérias redutoras de S

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Produtividade Primária

• Proclorófitas

– Procariotos fototróficos filogeneticamente

relacionados às cianobactérias

• Prochlorococcus

– Dominantes em oceanos tropicais e subtropicais

– Ao redor do mundo

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Produtividade primária

• Existem 4 linhagens de Prochlorococcus

– Desenvolvendo em sua faixa de profundidade

– Distintos geneticamente e fisiologicamente

– Realizam fotossíntese ≠ intensidades de luz

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Prochlorococcus

• Distribuição

– Águas de superfície e profundas (200 m)

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Trichodesmium

• Oceanos tropicais e subtropicais

• Cianobactéria filamentosa plantônica marinha

• Fototrófico amplamente distribuído

• Fixador de nitrogênio (ciclo do N marinho)

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Trichodesmium

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Ostreococcus

• Algas da Família Prasinophyceae

• Os menores eucariotos conhecidos

• Fototróficos em água oceânicas

– Costeiras e pelágicas

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Ostreococcus

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Pelagibacter

• Procariotos heterotróficos planctônicos

• Água pelágicas

• Oligotróficos crescem [ ] de nutrientes

• Usam o pigmento rodopsina

– Convertem energia luminosa em ATP

– Desprovidos de clorofila17

Pelagibacter

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Erythrobacter

• Fototróficos anoxigênicos aeróbios

• Família Alphaproteobacteria

• Usam o ATP para fosforilação

• Incapazes de crescer autotroficamente

• Depende do C-org como fonte de C

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Erythrobacter

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Archaea e Bacteria

• profundidade procariotos em mar aberto

• Águas superficiais – predominam Bacteria

• Águas profundas – Bacteria e Archaea

• Oceanos contêm a MAIOR

– Biomassa microbiana da superfície da Terra

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Vírus marinhos

• São os mais abundantes nos oceanos

• 1 x 107 partículas de vírions /mL

• Maioria são bacteriófagos

• 10 x maior do que bactérias

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Vírus marinhos

• Manutenção dos níveis de células hospedeiras

• Relacionados a outras função – lisogenia

• Prochlorococcus

– Genes fotossintéticos carregados por vírus

• Vírus – grandes diversidade genética

– Água oceânicas – reservatório de diversidade

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Mar profundo e a Barofilia

• Águas pelágicas luz até 300 metros

• Região fótica até 1 km

– Considerável atividade biológica

• Mar profundo

– Profundidade superior a 1km

– 75% das água oceânicas – ausência de fotossíntese

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Distribuição da Luz

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Mar Profundo

• Extremos ambientais

– Baixas temperaturas

– Alta pressão

– Baixas concentrações de nutrientes

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Micro-organismos

• Quimitróficos crescem em elevada pressão

• Condições oligotróficas e T º

• Profundidades > 100 m – psicrófilos

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Estado Nutricional

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Pressão

• Suportam enorme pressão hidrostática

• Pressão aumenta 1atm a cada 10 m

• Profundidade de 5.000 m

– Pressão de 500 atm

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Bactérias barotolerantes e barofílicas

• Micro-organismos barotolerantes

– Suportam pressão e não crescem

• Micro-organismos barofílicos

– Apresentam melhor crescimento sob pressão

• Barófilos extremos

– Águas com mais de 10.000 m

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Moritella

• Crescem a 400 atm

• T 2º C

• T 10º C – viabilidade afetada

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Efeitos Moleculares da alta pressão

• Afeta a fisiologia e a bioquímica celular

• Enzimas – substratos (afinidade diminuída)

• Ácidos graxos insaturados aumentados M.C

– As Memb. Citoplas. são mantidas funcionais

– Proteção contra a geleificação

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Ambientes de Água Doce

• Produção Primária

– Fitoplânctions

– Fototróficos oxigênicos (algas e cianobactérias)

– Permanecem na coluna de água do lago

• Espécie Bênticas

– Aderídos ao fundo ou as laterais de um lago

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Fototróficos Oxigênicos

• Obtêm energia da luz

• Água doador de elétrons da redução CO2

• Micro-organismos heterotróficos

– Depende da produção primária

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Fototróficos Oxigênicos

• Atividade fotossintética elevada

• Excesso de matéria orgânica

– Pode ocorrer depleção de O2

– Gerando condições anóxicas

– Metabolismo anaeróbico (fermentação)

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Relações com O2 em lagos

• Oxigênio atm ( 21%)

• Solubilidade limitada em H2O

• Produção fotossintética significativa

– Camadas superfícies de lagos e oceanos

– Disponibilidade de luz

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Matéria Orgânica

• Não consumida nas camadas superfícies

• Profundidade – decomposição

– Quimiorganotróficos anaeróbios

– Fermentativos e anaeróbios

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O2

• Consumo elevado camadas anóxicas

• Morte de aeróbios estritos

– Animais e vegetais

• Camadas inferiores

– Procariotos anaeróbios poucos eucariotos

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Águas Anóxicas

• Transição do metabolismo

– Respiratório para fermentativo e metanogênico

– Afeta o ciclo do C

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Depleção do O2

• Fatores determinantes

– Matéria orgânica (quantidade)

– Mistura da coluna de água

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Depleção do O2

• Escassez de matéria orgânica

– Insuficiente para consumo total de O2

– Presença de micro-organismos oligotróficos

• Correntes e ventos fortes (turbulências)

– Mistura da coluna de água

– O2 transferido para camadas profundas41

Climas Temperados

• Lagos com coluna de água estratificada

• Epilímnio

– Camadas mornas e menos densas

• Hipolímnio

– Camadas inferiores frias e mais densas

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Climas Temperados

• Termóclina

– Área de transição do epilímnio ao hipolímnio

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Microbiologia do ar

Prof. Everlon Cid Rigobelo

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Microbiologia do Ar

• População microbiana

– Transitória e variável

• No ar não cresce micro-organismos

• Poeiras e gotículas

– Podem estar carregadas de micro-organismos

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Transporte de Micro-organismos

• Partículas de pós ou grandes gotas

– Poucos centímetros ou quilômetros

• Sobrevivência

– Sobrevivem em segundos, semanas ou meses

• Influências

– Umidade, Tº, luz solar e tamanho da partícula

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Sobrevivência

• Natureza dos micro-organismos

– Esporos ou cistos

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Análise da Microbiologia do Ar

• Exposição de placas de Petri

– Método grosseiro

– Número aproximado

• Aparelhos mais quantitativos

– Aparelho de impacto sólido e líquido

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Impacto Sólido

• Sucção do ar

– Fendas ou orifícios estreitos em uma placa de metal

– Incubação em placas de Petri

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Impacto Líquido

• Sucção do ar

– Por meio de um meio de cultura

– Caldo no qual os micro-organismos são retidos

– Parte do líquido é plaqueada

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Origem

• Superfície da terra

– Solo e água

– Ventos – poeira – partículas de pó

– Gotas de água de oceanos, baías e outros

– gotículas de água (ruptura de bolhas de ar)

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Microcamada

• Camada superficial de água

– 0,1 mm de profundidade

– Emersão de gotículas – população microbiana

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Processos

• Industriais, agrícola e municipais

– Irrigação de lavoura e florestas com efluentes

de esgotos

– Grandes operações de debulhamento

– Filtro gotejadores – despejos de esgotos

– Abatedouros de animais 53

Tipos de Micro-organismos

presentes no Ar

Altitude (m) Bactérias (Gênero) Bolores (Gênero)

450- 1.350 Alcaligenes - Bacillus Aspergillus

Macrosporium

Penicillium

1.350-2.250 Bacillus Aspergillus

Cladosporium

2.250-3.150 Sarcina - Bacillus Aspergillus

Hormodandrium

3.150-4.050 Bacillus Kurthia Penicillium

4.050-4.950 Micrococcus - Bacillus

Tabela. Tipos de micro-organismos isolados do ar

B.E Proctor e B. W Parker, J.Baceriol. 36: 180, 200054