Microbiologia e a água

Introdução

Introdução O meio aquático: A presença de matéria orgânica: nutrientes diluídos baixa diversidade de microrganismos A presença de matéria orgânica: aumento da atividade microbiana com aumento das populações microbianas devido ao aumento da carga orgânica = eutrofização

Introdução Microrganismos podem: mudar a composição química da água fornecer nutrientes para outros organismos aquáticos CICLOS DA MATÉRIA representar um grande risco para a saúde humana e animal PATÓGENOS

Vapor dágua Transpiração Evaporação Chuva e neve (Precipitação) Infiltração Lagos e córregos Lençol freático Água subterrânea

Águas naturais Água atmosférica: nuvens, chuva, neve, geadas Água de superfície: lagos, riachos, rios, oceanos Água subterrânea: lençol freático, poros do solo habitat para muitos microrganismos

O ambiente aquático Temperatura superfície: sob a superfície: varia de 0ºC, nos polos, a 40ºC, nos trópicos sob a superfície: 90% do ambiente marinho está a 5ºC PSICRÓFILOS mas, nas fendas oceânicas: TERMÓFILOS E HIPERTERMÓFILOS Pyrodictium occultum (ótimo 105ºC) - Archaea Pyrodictium organothrophum (Archaea isolada do fundo do oceano em diferentes locais)

+ morna - densa + fria + densa Fonte: Microbiologia de Brock; Madigan et al., 2004

O ambiente aquático Luz a vida na água depende, direta ou indiretamente, dos produtos da fotossíntese algas e cianobactérias são os principais microrganismos fotossintetizantes encontrados na maioria dos ambientes aquáticos, ficando limitados às regiões superficiais

O ambiente aquático Lago: - fototróficos predominantes: microrganismos zonas óxicas: cianobactérias e algas zonas anóxicas: bactérias fototróficas anaeróbias (sub-superficie) PRODUTORES PRIMÁRIOS taxas de produção primária atividade microbiana

O ambiente aquático Pressão hidrostática pressão no fundo de uma coluna d’água: 1 atm/10 m, no fundo dos oceanos é enorme: danos às células BAROTOLERANTES: até 3.000 m BAROFÍLICOS: 4.000-6.000 m BAROFÍLICOS EXTREMOS: acima de 6.000m

Fonte: Microbiologia de Brock; Madigan et al., 2004

O ambiente aquático

O ambiente aquático funcionamento das enzimas transporte de membrana Efeito da pressão funcionamento das enzimas estratégias especiais de dobramento transporte de membrana ácidos graxos insaturados nos lipídeos Presença de estruturas como isoprenos/isoterpenos (CH2=C(CH3)CH=CH2) das membranas

O ambiente aquático funcionamento das enzimas transporte de membrana Efeito da pressão funcionamento das enzimas estratégias especiais de dobramento transporte de membrana ácidos graxos insaturados nos lipídeos proteínas especiais de transporte OmpH (outer membrane protein H) em barofílicos gram-negativos só é formada quando a bactéria cresce sob alta pressão

Estimativas do número total nos oceanos: 3,1 x 1028 Bacteria 1,3 x 1028 Archaea Fonte: Microbiologia de Brock; Madigan et al., 2004

O ambiente aquático Salinidade da água HALOFÍLICOS EXTREMOS água doce: 0% lagos salgados (ex. Salt Lake, EUA): 32% NaCl HALOFÍLICOS EXTREMOS água do mar: 2,75% de NaCl + outros sais = 3,3-3,7% HALOFÍLICOS

O ambiente aquático Turbidez TURBIDEZ x LUZ material suspenso: partículas minerais: erosão das rochas, solo matéria orgânica: tecidos vegetais e animais microrganismos suspensos matéria orgânica: superfície de adesão dos microrganismos fonte de nutrientes TURBIDEZ x LUZ

O ambiente aquático pH microrganismos aquáticos: 6,5 - 8,5 oceanos: 7,5 - 8,5 organismos marinhos: 7,2 - 7,6 lagos e rios: variação ampla Archaea de lagos do sul da África: 11,5 Archaea de geisers: 1,0

O ambiente aquático Nutrientes orgânicos e inorgânicos nitratos e fosfatos: algas eutrofização O2 crescimento de outros organismos carga de nutrientes: quantidade de nutrientes águas próximas à praia: variável (esgotos) águas de mar aberto: estável e baixa baixo fitoplâncton (baixo N e Fe) baixa atividade heterotrófica atividade fotossintetizante: cianobactérias efluentes industriais: presença de antimicrobianos alguns microrganismos convertem tais substâncias em formas menos nocivas: Pseudomonas spp.: metil mercúrio mercúrio (volátil)

Demanda bioquímica/biológica de O2 Fonte: Microbiologia de Brock; Madigan et al., 2004

Microbiologia da Água Potável rios, riachos, lagos, sujeitos a freqüente poluição: esgoto doméstico agricultura dejetos industriais reutilização da água processo natural, parte do ciclo hidrológico mas, atualmente, há enormes pressões  crescimento populacional  uso industrial  irrigação

Microbiologia da Água Potável necessidade de uma reciclagem mais rápida e eficiente da água necessidade de métodos de purificação

Microbiologia da Água Potável Poluição água pode ser límpida, inodora e sem sabor e mesmo assim não ser potável devido à presença de contaminações Água potável: livre de microrganismos patogênicos e de substâncias químicas nocivas contaminantes: químicos físicos biológicos

Microbiologia da água potável Físicos Asbestos Resíduos industriais Câncer Argila suspensa Precipitação Interfere com tratamentos sanitários Químicos Metais pesados Indústrias Várias doenças Sulfatos Algicidas e minas Diarréias Nitratos Fertilizantes Metemoglobinemia Sódio Amaciantes de água Retenção de fluidos Doenças do coração Pesticidas Agricultura Várias doenças Clorofórmio Indústria Câncer Biológicos Bactérias Fezes e urina Febre tifóide Shigeloses Salmoneloses Gastroenterites Tularemia Leptospirose Vírus Fezes Hepatite Poliomielite Gastroenterites Protozoários Fezes Disinteria amébica Giardíase Balantidíase Poluentes Possível fonte Efeitos adversos Microbiologia da água potável Poluição água pode ser límpida, inodora e sem sabor e mesmo assim não ser potável devido à presença de contaminações Água potável: livre de microrganismos patogênicos e de substâncias químicas nocivas contaminantes: químicos físicos biológicos

Microbiologia da Água Potável Purificação da água abastecimento residencial: áreas rurais: poços e fontes - filtração no solo cidades: estações de tratamento: sedimentação filtração cloração

Ac. hipoclórico Ac. hidroclórico

Fonte: Microbiologia de Brock; Madigan et al., 2004

Microrganismos patogênicos na água Bactérias Salmonella spp. Vibrio cholerae principais problemas associados à falta de cuidados sanitários Shigella spp. Yersinia enterocolitica: gastroenterite aguda Escherichia coli: linhagens patogênicas - enterites Clostridium perfringens: enterite, gangrena gasosa Vibrio parahaemolyticus: gastroenterites Pseudomonas aeruginosa: infecções nos olhos, ouvidos Staphylococcus aureus: infecções cutâneas, garganta e intoxicações alimentares Leptospira: hepatite, conjuntivite e insuficiência renal

Microrganismos patogênicos na água Fungos Saprófitas aquáticos, parasitas de peixes oriundos do solo: leveduras Candida albicans: infecções da pele, mucosas fungos dermatófitos Geotrichum

Microrganismos patogênicos na água Protozoários ciliados Giardia lamblia: esporos resistentes ao cloro amebas Entamoeba hystolytica

Microrganismos patogênicos na água Vírus Hepatite A Gastroenterite infecciosa não bacteriana Poliomielite

Métodos de detecção da qualidade microbiológica da água Microrganismos indicadores da qualidade da água Espécies de bactérias utilizadas para indicar contaminação microbiana na água Qual é o indicador ideal?

Indicador ideal de qualidade sanitária útil para todos os tipos de água sempre presente nos lugares onde estão os patógenos entéricos sobreviver na água mais tempo que os patógenos entéricos não se reproduzir na água contaminada (algumas vezes se reproduz) o teste de detecção deve ser específico e sensível o teste de detecção deve ser de fácil execução o indicador deve ser não patogênico (nem sempre) o nível do indicador na água contaminada deve ser proporcional ao grau de poluição fecal

Escherichia coli e outros coliformes Bacterias Gram -, que fermentam a lactose com produção de ácido e gás dentro de 24/48 h a 35/37ºC lac+ Escherichia coli: coliforme fecal Klebsiella pneumoniae: coliforme fecal Enterobacter aerogenes: coliforme não fecal

Metodologia de execução Análise bacteriológica da água Metodologia: teste presuntivo teste confirmativo teste completo Metodologia de filtragem e plaqueamento Metodologia de incubação com kits específicos

Teste presuntivo, confirmativo e completo VBBL = Verde Brilhante Bile Lactose LST = Caldo Lauril Sulfato Triptose EMB = Eosina Metileno Blue Completo