Microbiologia do Solo

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Microbiologia do Solo

• Parte 2

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Introdução
(Fonte Pelczar et al., 1993)
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(No Transcript)
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Transformações bioquímicas do carbono
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Transformações bioquímicas do carbono

• Fixação do CO2
• CO2 4H (CH2O)n H2O
• plantas
• bactérias verdes e púrpuras fotossintetizantes
• algas
• cianobactérias
• bactérias quimiolitróficas
• algumas bactérias heterotróficas
• CH3COCOOH CO2 HOOCCH2COCOOH
• ácido pirúvico ácido oxaloacético

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Transformações bioquímicas do carbono

• Degradação de substâncias orgânicas complexas
• ex. celulose (40-50 dos tecidos vegetais)
• hemiceluloses (10-30 dos tecidos vegetais)
• lignina (20-30)

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Transformações bioquímicas do carbono
Celulose ? celobiose (n moléculas)
celulases Celobiose ? 2 glicose
?-glicosidase Glicose 6CO2 ? 6CO2 6H2O
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Transformações bioquímicas do carbono
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Transformações bioquímicas do carbono
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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Ciclo redox do carbono
Oxidação Redução
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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Transformações bioquímicas do carbono
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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Transformações bioquímicas do enxofre

• Oxidação do enxofre elementar
• 2S 2H2O 3O2 2H2SO4
• 2H SO4
• ex. Thiobacillus thioxidans

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Transformações bioquímicas do enxofre

• Utilização dos sulfatos
• plantas
• microrganismos
• S será incorporado a aminoácidos
• cistina
• cisteína
• metionina
• degradação dos aminoácidos sulfurados
• cisteina H2O ácido pirúvico NH3 H2S

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Transformações bioquímicas do enxofre

• Redução de sulfatos
• anaerobiose
• 8H CaSO4 H2S Ca(OH)2 2H2O
• Desulfotomaculum

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Transformações bioquímicas do enxofre

• Oxidação de sulfato
• bactérias fototróficas
• CO2 2H2S (CH2O) H2O 2S
• enzimas/luz

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Transformações bioquímicas do enxofre
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Transformações bioquímicas do ferro
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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Transformações bioquímicas do ferro
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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Transformações bioquímicas do ferro
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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Transformações bioquímicas do ferro
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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Transformações bioquímicas do ferro
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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Mineração do Cobre
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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Mineração do Cobre
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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Mineração do Cobre
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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Transformações do mercúrio
Mercúrio - presente em baixíssimas
concentrações nos ambientes naturais 1
ng/L mas, - produto industrial amplamente
utilizado - componente ativo de muitos
pesticidas - acumula-se facilmente nos tecidos
vivos - alta toxicidade
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Transformações do mercúrio
Mineração de minérios de mercúrio queima de
combustíveis fósseis 40.000 ton de
mercúrio/ano Processos geoquímicos naturais
Subproduto da indústria eletrônica baterias e
fios Subproduto da indústria química Queima do
lixo municipal
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Transformações do mercúrio
Principal forma de mercúrio Hg0 (volátil)
(relativamente atóxico) Hg2 (forma
predominante na água) (tóxico) CH3Hg
(muito tóxico) CH3-Hg-CH3 (muito tóxico)
oxidação fotoquímica
redutase mercúrica
metilação por microrganismos
metilação por microrganismos
redutase mercúrica produzida por bactérias Gram
negativas resistentes ao mercúrio
Peixes Homem
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Transformações do mercúrio
Mecanismo de redução de Hg2 a Hg0 em Pseudomonas
aeruginosa. (a) O operon mer. MerR pode atuar
tanto como repressor (na ausência de Hg2) ou
ativador transcricional (na presença de Hg2).
(b) Transporte e redução de Hg2. O Hg2 é ligado
por resíduos de cisteína nas proteínas MerP e
MerT.
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Biodegração do petróleo
Decomposição microbiana do petróleo e
derivados grande importância econômica e
ambiental Fonte rica em matéria orgânica
prontamente atacada aerobicamente
por microrganismos Importância das enzimas
oxigenases Oxidação aeróbica de
hidrocarbonetos Bactérias Bolores e
leveduras Cianobactérias e algas
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Biodegração do petróleo
Bactérias oxidantes de hidrocarbonetos associadas
a gotículas de óleo. As bactérias concentram-se
em grande número na interface óleo-água e não no
interior da gotícula.
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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Biodegração do petróleo
Cerca de 80 dos componentes não voláteis são
oxidados por bactérias após um ano do
derramamento. Hidrocarbonetos ramificados e
políciclicos resistentes à oxidação Parte
do óleo pode migrar para os sedimentos problema
s de poluição das águas
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Biodegração do petróleo
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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Biodegradação de xenobióticos
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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Biodegradação de xenobióticos
Pesticidas Bifenis policlorados (PCB's
transformadores elétricos, indústrias produtoras
de energia) Munições Corantes Solventes
clorados
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Biodegradação de xenobióticos
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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Biodegradação de xenobióticos
Alguns compostos xenobióticos. Embora nenhum
desses compostos seja de ocorrência natural,
vários microrganismos são capazes de
degradá-los (ver dados de persistência)
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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Biodegradação de xenobióticos
Aviões espalhando agente laranja (Vietnã). É uma
mistura de dois herbicidas o 2,4-D e o 2,4,5-T.
Foi usado como desfolhante pelo exército
americano na Guerra do Vietnã.
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Biodegradação de xenobióticos
Biodegradação do pesticida 2,4,5-T. (a)
Crescimento de Burkholderia cepacia a partir de
2,4,5-T como única fonte de carbono e energia. A
linhagem foi enriquecida a partir da natureza,
pelo uso de um quimiostato para manter a
concentração do herbicida baixa. Nesse caso o
crescimento é aeróbio, na presença de 1,5 g/l de
2,4,5-T. A liberação de cloreto da molécula é um
indicativo de biodegradação. (b) Via da
biodegradação aeróbia de 2,4,5-T. Observe as
etapas em que Cl é liberado.
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Biodegradação de polímeros sintéticos e plásticos
biodgradáveis
Aterros sanitários - grandes quantidades de
lixo sólido papéis, alimentos, plásticos -
indústria do plástico 40 bilhões de ton por
ano 40 vão para os aterros sanitários -
plásticos polímeros xenobióticos
recalcitrantes por exemplo polietileno,
polipropileno, poliestireno
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Biodegradação de polímeros sintéticos e plásticos
biodgradáveis
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)
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Biodegradação de polímeros sintéticos e plásticos
biodgradáveis
Busca por alternativas biodegradáveis
(biopolímeros) plástico fotodegradável
estrutura alterada sob luz UV plástico
associado ao amido amido incorporado à
molécula plástico sintetizado por
microrganismos poli-ß-hidroxialconoatos
(PHAs)
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Biodegradação de polímeros sintéticos e plásticos
biodgradáveis
(Fonte Microbiologia de Brock, Madigan et al.)