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MICROBIOLOGIA
AMBIENTAL
10/10(4ª) Introdução à Microbiologia ambiental
Interações microbianas I - quórum sensing
T
15/10 (2ª) VISITA TÉCNICA À ETE - UFRN
17/10 (4ª) Determinação dos índices de coliformes totais e E.coli em amostras de 
água: execução de procedimento prático
P
22/06 (2ª)
Leitura e interpretação das práticas sobre indicadores.
Microrganismos indicadores de qualidade de água
Cianobactérias e cianotoxinas – Estudo de caso
P/T
24/06 (4ª)
Interações microbianas II
Biorremediação, biofilmes
Microrganismos e os ciclos biogeoquímicos - Atividade
T
29/06 (2ª) APRESENTAÇÃO
31/06 (4ª) AVALIAÇÃO
A Microbiologia Ambiental é uma área da ciência que se dedica ao 
estudo da fisiologia, genética, interações e funções dos 
microrganismos no ambiente, e faz uso deste conhecimento com o 
objetivo maior de manter a qualidade ambiental e contribuir para 
o desenvolvimento sustentável da sociedade.
17:13
DIVERSIDADE METABÓLICA DOS 
MICRORGANISMOS
DIVERSIDADE METABÓLICA DOS 
MICRORGANISMOS
• Microrganismos Vivem no habitat mais amplamente variado da terra:
principalmente Archea e Bacteria.
5 mil bactérias em cada 
milímetro de neve do 
Polo Norte
Micróbios em rochas 
com mais 1 km de 
profundidade
Evidências que 
bactérias podem se 
desenvolver em nuvens 
- Amostras dos Alpes
Profundezas do oceano
Águas saturadas de sais 
como a do Mar Morto
Thermus aquaticus, Parque 
Nacional Yellowstone -
Taq-polimerase (PCR, de 
polymerase chain reaction) 
• EXTREMÓFILOS -
Condições extremas de 
temperatura, acidez, 
alcalinidade ou 
salinidade. Muitos são 
membros das 
arquibacterias. 
(extremozimas) 
COMUNIDADES MICROBIANAS
(a) Uma comunidade bacteriana
que se desenvolveu no fundo de um 
pequeno lago em Michigan, 
revelando células de várias bactérias 
fototróficas verdes e púrpuras 
(células grandes
com grânulos sulfurosos).
(b) Uma comunidade bacteriana em 
uma amostra de lodo de esgoto. A 
amostra foi corada com uma série de 
corantes, cada
um corando um grupo bacteriano 
específico.
(c) Micrografia eletrônica de 
varredura de uma comunidade
microbiana raspada de uma língua 
humana.
RIQUEZA DE ESPÉCIES – número total de espécies presentes em uma comunidade
ABUNDÂNCIA DE ESPÉCIES – proporção de cada espécie em uma comunidade
ASSOCIAÇÕES - Populações microbianas metabolicamente
semelhantes que exploram os mesmos recursos e de modo semelhante
DIVIDINDO ESPAÇOS MUITO PEQUENOS
Microambientes - microhabitats - em 
Partículas de solo 
São ambientes muito pequenos!!!
Gradientes físicos e químicos
Consequência: diversidade 
microbiana
O solo como um habitat microbiano
•A disponibilidade de água controla a atividade microbiana
Escherichia coli no trato intestinal de um adulto sadio, - 12 horas (duas 
duplicações por dia), Laboratório - tempo mínimo de geração de 20 minutos
Diferenças das taxas de crescimento 
na natureza e em laboratório 
(1) os nutrientes e as condições de 
crescimento 
(2) a distribuição dos nutrientes
(3) os microrganismos crescerem em 
populações mistas ou em culturas 
puras,
https://www.ted.com/talks/bonnie_bassler_on_how_bacteria_communicate?language=pt-br
Bonnie Bassler explica 
como as bactérias se 
comunicam - TED.com
https://www.ted.com/talks/bonnie_bassler_on_how_bacteria_communicate?language=pt-br
INTERAÇÕES MICROBIANAS
•Quorun sensing
QUORUM SENSING 
PERCEPÇÃO DE QUORUM: 
A COMUNICAÇÃO BACTERIANA
http://www.siue.edu/~cbwilso/250graphics00.htm
QUORUM SENSING
• Ao contrário do que se pensava há alguns anos, bactérias são seres
complexos capazes de se comunicar e agir
coordenadamente.
POR QUE AS BACTÉRIAS SE 
COMUNICAM?
• CONDIÇÕES AMBIENTAIS COSTUMAM MUDAR 
RAPIDAMENTE
• adaptação à disponibilidade de nutrientes
• defesa contra outros microrganismos que podem competir por 
esses mesmos nutrientes
• necessidade de evitar compostos tóxicos perigosos para a sua 
sobrevivência. 
• BACTÉRIAS PATOGÊNICAS
• escapar das respostas do sistema imune do hospedeiro e manter 
o sucesso da infecção.
Fenômeno da bioluminescência: onde 
tudo começou...
• Bactérias (Vibrio fischeri) bioluminescentes que viviam no trato intestinal de lulas (Euprymna
scolopes);
• Relação Simbiótica entre Vibrio fischeri e Euprymna scolopes
• Número grande de bactérias: bioluminescência
• Poucas bactérias: Ausência de emissão de luz
17:13
• Emissão de luz ocasionada quando se alcança uma determinada
densidade bacteriana (um determinado quorum)
• A identificação desse fenômeno trouxe inúmeras perguntas:
• Como essa comunicação ocorre?
• Quais características bacterianas são reguladas por esse sistema?
• Qual é objetivo desse mecanismo?
Fenômeno da bioluminescência: onde tudo começou...
QUORUM SENSING 
A linguagem das bactérias
• Quorum sensing: corresponde a um processo de comunicação intra e interespécies
microbianas, que permite aos microrganismos apresentarem alterações fenotípicas
marcantes quando estes se encontram em altas densidades populacionais.
• A comunicação intercelular bacteriana é realizada através da produção e liberação
no meio externo de pequenas moléculas, chamadas de auto indutores
MOLÉCULAS AUTOINDUTORAS
• Quando as bactérias estão presentes em pequena quantidade em um ambiente, a
concentração de autoindutores é muito baixa para ser detectada.
• Quando um número maior de células é alcançado, essa concentração atinge um certo
‘limite’, fazendo com que as bactérias ali presentes ‘sintam’ essas moléculas e ATIVEM ou
REPRIMAM genes específicos.
• Moléculas autoindutoras:
• Acil-homoserina-lactonas (AHLs), (auto-indutor 1);
• Moléculas agrupadas sob o nome de autoindutor 2;
• Pequenos peptídios (pequenos pedaços de proteínas) modificados.
Proteínas “R”
• Proteínas “R”: estão na superfície das bactérias e se ligam as
moléculas autoindutoras, causando a expressão nos genes de
interesse.
Todas as bactérias usam as mesmas moléculas 
sinalizadoras?
• Diferentes espécies bacterianas usam diferentes moléculas para se 
comunicarem.
• Há muitas diferentes classes de moléculas sinalizadoras e dentro de 
cada classe há variações menores de tamanho de cadeias, etc.
• Em alguns casos, uma unica espécie bacteriana pode ter mais de um 
sistema de QS e assim, utilizar mais de uma molécula sinalizadora.
• As bactérias podem responder de diferentes maneiras a cada molécula. 
Nesse sentido, as moléculas sinlizadoras podem ser pensadas como
palavras de uma língua, cada uma tendo um significado diferente.
As bactérias de uma espécie podem se 
comunicar com as de outra espécie?
• Há evidências de que pode ocorrer comunicação 
interespecifica por meio do QS. 
• Isso tem implicaçoes em muitas áreas da microbiologia uma 
vez que na natureza sempre existem misturas de populações 
como no caso dos biofilmes. 
Sistema AI-2 -diéster de 
furanosil borato
Gram positivos e negativos
QUORUM SENSING da Pseudomonas aeruginosa
Dois sistemas de quorum sensing em P. aeruginosa
Resposta temporalmente ordenada
- apresenta dois sistemas principais 
- cada um deles composto por dois genes principais que 
codificam uma enzima responsável pela síntese do auto-
indutor (no caso uma AHL) e uma proteína R, que responde 
ao auto-indutor.
- controlam a expressão de genes necessários para a produção 
de enzimas, toxinas e produtos metabólicos secundários, como 
pigmentos.
- regulam a formação de biofilmes
Henke, J.M. & Bassler, B.L. (2004) Bacterial social 
engagements. Trends Cell Biol., 14:648-656.
Quorum sensing e a virulência de 
Staphylococcus aureus
 
Processos que podem envolver quorum 
sensing
• BIOLUMINESCÊNCIA;
• Vibrio fischeri e Vibrio harveyi 
• EXPRESSÃO DE ENZIMAS E ANTIBIÓTICOS
• Erwinia carotovora
• CONJUGAÇÃO
• Agrobacterium tumefaciens e Enterococcus faecalis
• ESTADO DE COMPETÊNCIA
• Bacillus subtilis
• LIBERAÇÃO DE TOXINAS
• Staphylococcus aureus
• AUMENTO DA VIRULÊNCIA
• Pseudomonas aeruginosa
• PRODUÇÃO DE PIGMENTO
• Chromobacterium violaceum
• FORMAÇÃO DE BIOFILMES• Várias bactérias (incluindo Pseudomonas aeruginosa)
Perspectivas
• CONTROLAR A VIRULÊNCIA -
desenvolvimento de novas terapias
antimicrobianas através do bloqueio
da comunicação bacteriana através
de auto-indutores
• utilizando autoindutores
inespecíficos, que se ligariam à
proteína R mas não a ativariam, e
portanto impediriam a ligação de
tais proteínas aos auto-indutores
específicos;
• interrompendo as reações biológicas
de síntese de autoindutores através
do uso de análogos de
precursores dessas moléculas
NA AGRICULTURA
• estimular a produção precoce de fatores de virulência - permitindo que o 
sistema de defesa 
• introdução de genes codificadores de enzimas que degradam 
autoindutores em plantas, protegendo-as de infecções
Mas independente de haver uma aplicação prática ou não, a 
compreensão do sistema de quorum sensing pode trazer 
também novas ideias a respeito de sinalização e evolução dos 
organismos 
PESQUISAS
BIOTECNOLÓGICAS
PROJETOS INVESTIGATIVOS E 
DIDÁTICOS EM MICROBIOLOGIA 
AMBIENTAL
ATIVIDADE EM GRUPO
- APRESENTAÇÃO – 29/10
- Parte escrita – plano de aula
- Apresentação de procedimento prático ou filmagem
PROJETOS DIDÁTICOS EM MICROBIOLOGIA AMBIENTAL
- PROJETO 1: Elaborando uma composteira
O que é a compostagem?
Como funciona?
Que elementos são importantes para se fazer uma boa composteira?
Como podemos fazer uma composteira?
Qual o papel dos microrganismos numa composteira? Ela funcionaria sem eles?
O que é o produto final de uma composteira?
Quais as vantagens de se fazer compostagem?
Qual a implicação ambiental da compostagem?
PROJETO 2: Criando Biofilmes Microbianos 
- O que são biofilmes?
- Como se estruturam?
- Como poderíamos fazer um biofilme?
- Quais os papéis dos microrganismos nos biofilmes?
- Qual a importância de compreendermos os biofilmes?
PROJETO 3: Promovendo a Diversidade Microbiana em diferentes substratos
- Que características tem a biodiversidade dos microrganismos?
- Como organizar um experimento simples para observar essa diversidade?
- Que diferenças encontraríamos ao cultivar microrganismos em diferentes substratos?
- Qual a importância de estudar a diversidade microbiana?