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Microbiologia do Solo Parte 2. Introdução (Fonte: Pelczar et al., 1993)

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1 Microbiologia do Solo Parte 2

2 Introdução (Fonte: Pelczar et al., 1993)

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4 Transformações bioquímicas do carbono

5 Fixação do CO 2 CO 2 + 4H(CH 2 O) n + H 2 O –plantas –bactérias verdes e púrpuras fotossintetizantes –algas –cianobactérias –bactérias quimiolitróficas –algumas bactérias heterotróficas: »CH 3 COCOOH + CO 2 HOOCCH 2 COCOOH ácido pirúvicoácido oxaloacético Transformações bioquímicas do carbono

6 Degradação de substâncias orgânicas complexas ex. celulose (40-50% dos tecidos vegetais) hemiceluloses (10-30% dos tecidos vegetais) lignina (20-30%) Transformações bioquímicas do carbono

7 Celulose celobiose (n moléculas) celulases Celobiose 2 glicose -glicosidase Glicose + 6CO 2 6CO 2 + 6H 2 O Transformações bioquímicas do carbono

8 Componentes da hemicelulose Transformações bioquímicas do carbono

9 (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.)

10 Ciclo redox do carbono (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.) Oxidação Redução

11 (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.) Transformações bioquímicas do carbono (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.)

12 Oxidação do enxofre elementar –2S + 2H 2 O + 3O 2 2H 2 SO 4 2H + + SO 4 = –ex. Thiobacillus thioxidans Transformações bioquímicas do enxofre

13 Utilização dos sulfatos –plantas –microrganismos S será incorporado a aminoácidos: »cistina »cisteína »metionina degradação dos aminoácidos sulfurados –cisteina + H 2 Oácido pirúvico + NH 3 + H 2 S Transformações bioquímicas do enxofre

14 Redução de sulfatos –anaerobiose 8H + CaSO 4 H 2 S + Ca(OH) 2 + 2H 2 O » Desulfotomaculum Transformações bioquímicas do enxofre

15 Oxidação de sulfato –bactérias fototróficas CO 2 + 2H 2 S(CH 2 O) + H 2 O + 2S enzimas/luz Transformações bioquímicas do enxofre

16 H2SH2S S0S0 SO 4 = Redução de sulfato (desassimilatória) redução do enxofre oxidação do enxofre redução do sulfato oxidação do sulfeto S orgânico mineralização Thiobacillus Thiotrix Beggiatoa Chromatium Aeróbica Anaeróbica

17 (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.) Transformações bioquímicas do ferro

18 (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.) Transformações bioquímicas do ferro

19 (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.) Transformações bioquímicas do ferro

20 (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.) Transformações bioquímicas do ferro

21 (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.) Transformações bioquímicas do ferro

22 (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.) Mineração do Cobre (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.)

23 Mineração do Cobre (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.)

24 Mineração do Cobre

25 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

26 Transformações do mercúrio Mineração de minérios de mercúrio + queima de combustíveis fósseis ton de mercúrio/ano Processos geoquímicos naturais * Subproduto da indústria eletrônica: baterias e fios Subproduto da indústria química Queima do lixo municipal

27 Transformações do mercúrio Principal forma de mercúrio: Hg 0 (volátil) (relativamente atóxico) Hg 2+ (forma predominante na água) (tóxico) CH 3 Hg + (muito tóxico) CH 3 -Hg-CH 3 (muito tóxico) oxidação fotoquímica metilação por microrganismos Peixes Homem redutase mercúrica redutase mercúrica: produzida por bactérias Gram negativas resistentes ao mercúrio

28 (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.) Transformações do mercúrio Mecanismo de redução de Hg 2+ a Hg 0 em Pseudomonas aeruginosa. (a) O operon mer. MerR pode atuar tanto como repressor (na ausência de Hg 2+ ) ou ativador transcricional (na presença de Hg 2+ ). (b) Transporte e redução de Hg 2+. O Hg 2+ é ligado por resíduos de cisteína nas proteínas MerP e MerT.

29 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

30 (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.) 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.

31 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 problemas de poluição das águas

32 Biodegração do petróleo (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.)

33 Biodegradação de xenobióticos

34 Pesticidas Bifenis policlorados (PCB's: transformadores elétricos, indústrias produtoras de energia) Munições Corantes Solventes clorados

35 (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.) Biodegradação de xenobióticos (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.)

36 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)

37 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. Biodegradação de xenobióticos

38 (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.) 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.

39 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

40 (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.) Biodegradação de polímeros sintéticos e plásticos biodgradáveis

41 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-β-hidroxialconoatos (PHAs)

42 (Fonte: Microbiologia de Brock, Madigan et al.) Biodegradação de polímeros sintéticos e plásticos biodgradáveis


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