Microbiologia Aquática e do Ar
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Microbiologia da água e ar Everlon Cid Rigobelo 1 Oceanos Abertos • Zona pelágica – [ ] de nutrientes baixas – Nutrientes inorgânicos, N, P e o Fe • Essenciais para os organismos fototróficos 2 Zonas Marinhas 3 Oceanos Abertos • Temperatura – Águas frias • Baixo número de células microbianas – Atividade dos fototróficos marinhos é limitada – Quando comparado com lagos e rios 4 Oceanos Abertos • Devido a grande amplitude dos oceanos – Grande sequestro de carbono – Grande produção de O2 • Devido a fotossíntese oxigênica 5 Comunidades Microbianas Marinhas • Possuem grande influência – Nas cadeias alimentares – Clima Global 6 Zona Pelágica • Salinidade – Constante e variável nas áreas costeiras • Áreas costeiras – – – – Elevada atividade microbiana Devido ao influxo de nutrientes Poluentes Atividade humana 7 Baías e Enseadas • Ricas em esgotos ou dejetos industriais – Sustentam os fitoplanctions e bactérias 8 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 9 Produtividade Primária • Proclorófitas – Procariotos fototróficos filogeneticamente relacionados às cianobactérias • Prochlorococcus – Dominantes em oceanos tropicais e subtropicais – Ao redor do mundo 10 Produtividade primária • Existem 4 linhagens de Prochlorococcus – Desenvolvendo em sua faixa de profundidade – Distintos geneticamente e fisiologicamente – Realizam fotossíntese ≠ intensidades de luz 11 Prochlorococcus • Distribuição – Águas de superfície e profundas (200 m) 12 Trichodesmium • Oceanos tropicais e subtropicais • Cianobactéria filamentosa plantônica marinha • Fototrófico amplamente distribuído • Fixador de nitrogênio (ciclo do N marinho) 13 Trichodesmium 14 Ostreococcus • Algas da Família Prasinophyceae • Os menores eucariotos conhecidos • Fototróficos em água oceânicas – Costeiras e pelágicas 15 Ostreococcus 16 Pelagibacter • Procariotos heterotróficos planctônicos • Água pelágicas • Oligotróficos crescem [ ] de nutrientes • Usam o pigmento rodopsina – Convertem energia luminosa em ATP – Desprovidos de clorofila 17 Pelagibacter 18 Erythrobacter • Fototróficos anoxigênicos aeróbios • Família Alphaproteobacteria • Usam o ATP para fosforilação • Incapazes de crescer autotroficamente • Depende do C-org como fonte de C 19 Erythrobacter 20 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 21 Vírus marinhos • São os mais abundantes nos oceanos • 1 x 107 partículas de vírions /mL • Maioria são bacteriófagos • 10 x maior do que bactérias 22 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 23 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 24 Distribuição da Luz 25 Mar Profundo • Extremos ambientais – Baixas temperaturas – Alta pressão – Baixas concentrações de nutrientes 26 Micro-organismos • Quimitróficos crescem em elevada pressão • Condições oligotróficas e T º • Profundidades > 100 m – psicrófilos 27 Estado Nutricional 28 Pressão • Suportam enorme pressão hidrostática • Pressão aumenta 1atm a cada 10 m • Profundidade de 5.000 m – Pressão de 500 atm 29 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 30 Moritella • Crescem a 400 atm • T 2º C • T 10º C – viabilidade afetada 31 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 32 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 33 Fototróficos Oxigênicos • Obtêm energia da luz • Água doador de elétrons da redução CO2 • Micro-organismos heterotróficos – Depende da produção primária 34 Fototróficos Oxigênicos • Atividade fotossintética elevada • Excesso de matéria orgânica – Pode ocorrer depleção de O2 – Gerando condições anóxicas – Metabolismo anaeróbico (fermentação) 35 Relações com O2 em lagos • Oxigênio atm ( 21%) • Solubilidade limitada em H2O • Produção fotossintética significativa – Camadas superfícies de lagos e oceanos – Disponibilidade de luz 36 Matéria Orgânica • Não consumida nas camadas superfícies • Profundidade – decomposição – Quimiorganotróficos anaeróbios – Fermentativos e anaeróbios 37 O2 • Consumo elevado camadas anóxicas • Morte de aeróbios estritos – Animais e vegetais • Camadas inferiores – Procariotos anaeróbios poucos eucariotos 38 Águas Anóxicas • Transição do metabolismo – Respiratório para fermentativo e metanogênico – Afeta o ciclo do C 39 Depleção do O2 • Fatores determinantes – Matéria orgânica (quantidade) – Mistura da coluna de água 40 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 profundas 41 Climas Temperados • Lagos com coluna de água estratificada • Epilímnio – Camadas mornas e menos densas • Hipolímnio – Camadas inferiores frias e mais densas 42 Climas Temperados • Termóclina – Área de transição do epilímnio ao hipolímnio 43 Microbiologia do ar Prof. Everlon Cid Rigobelo 44 Microbiologia do Ar • População microbiana – Transitória e variável • No ar não cresce micro-organismos • Poeiras e gotículas – Podem estar carregadas de micro-organismos 45 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 46 Sobrevivência • Natureza dos micro-organismos – Esporos ou cistos 47 Análise da Microbiologia do Ar • Exposição de placas de Petri – Método grosseiro – Número aproximado • Aparelhos mais quantitativos – Aparelho de impacto sólido e líquido 48 Impacto Sólido • Sucção do ar – Fendas ou orifícios estreitos em uma placa de metal – Incubação em placas de Petri 49 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 50 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) 51 Microcamada • Camada superficial de água – 0,1 mm de profundidade – Emersão de gotículas – população microbiana 52 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 Tabela. Tipos de micro-organismos isolados do 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 B.E Proctor e B. W Parker, J.Baceriol. 36: 180, 2000 54
