MG Aula 9

5/2/2014
UNIDADE ACADÊMICA DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
CURSO DE GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA
DISCIPLINA: MICROBIOLOGIA GERAL
PROFESSORA: Adriana Silva Lima
Domínio Archaea
DOMÍNIO ARCHAEA



No Final da década de 70 foi descoberto um tipo
Antigo

Evidências baseadas no Ácido Ribonucléico
distinto de célula procariótica.
ribossômico ou rRNA, que é essencial para a
Esse grupo era tão diferente do que era conhecido até
síntese protéica, e portanto para a sobrevivência
o momento
da célula
Parede celular não possuía PEPTIDEOGLICANA,
comum a maioria das bactérias

Possuíam muitas sequências de rRNA em comum, e
que eram diferentes daquelas encontradas no Domínio
Bacteria ou dos organismos eucarióticos

Nos ribossomos de todos os organismos vivos,
o rRNA é composto de muitas unidades pequenas
denominadas ribonucleotídeos.
Kimura (1983) – “Relógios evolucionários”
Subunidades
Ribossomos
23 S - 2900 bases
5S
Estabelecimento de relações filogenéticas
5 S - 120 bases
Procariotos
23S
16 S - 1540 bases
50S
Carl Woese – Catalogação e
16S
70S
seqüenciamento de ácidos
ribonucléicos (RNA)
30S
(relógio evolucionário).
Revolução na taxonomia de
Procariotos.
5S
28 S:5.8 S - 4800 bases
+ 160 bases
5.8S
Eucariotos
(mamíferos)
28S
5 S - 120 bases
60S
18S
80S
18 S - 1900 bases
40S
1
5/2/2014
•Os RNAs ribossomais
são considerados
cronômetros
moleculares, sendo o
gene 16S um dos mais
utilizados para
detectar as relações
entre bactérias
(Woese, 1991).
Fonte: Van de Peer et al., (1996).
Figura Estrutura secundária
do 16S rRNA de E.coli.
Nucleotídeos
estão
subdivididos em cinco grupos.
As regiões mais variáveis
estão em vermelho, as mais
conservadas em azul. Regiões
absolutamente
conservadas
estão em preto.
Os três Domínios
Archaea
 Distante em termos evolutivos de Bacteria.
 Capacidade de habitar ambientes em condições extrema
de temperatura, salinidade e pressão.
VISÃO GERAL DA FILOGENIA

A árvore filogenética tem 3 filos:
Euryarchaeota
Crenarchaeota
Korarchaeota
Árvore filogenética baseada na comparação de sequencias de rRNA 16S
2
5/2/2014
 FILO EURYARCHAEOTA

É um grupo fisiologicamente diverso, sendo composto
pelos grupos:
as
archaea metanogênicas, que são anaeróbias,
(Methanococcus, Methanobacterium e
Methanosarcina), encontradas em ambientes de
condições extremas,
as
halofílicas extremas, que são aeróbias
(Halobacterium, Halococcus).

Thermoplasma, composto por bactérias acidófilas,
termofílicas, que não apresentam parede celular.
ARCHAEAS PRODUTORAS DE METANO:
METANOGÊNICAS

As metanogênicas compreendem os organismos mais

Habitats de metanogênicos:

Sedimentos de pântanos

Trato digestivo de animais
anaeróbios conhecidos,

O oxigênio mesmo em concentrações baixíssimas,
exerce um efeito extremamente letal sobre estes
organismos.

Dentre as metanogênicas, encontra-se o gênero

rúmen de animais ruminantes

Intestino grosso de animais monogastricos

Porção final do intestino de insetos celulolíticos
(cupins)

Fontes geotermais, fendas hidrotermais

Usinas de biodegradação artificial: digestores de lodo de
Methanopyrus, que cresce em temperaturas de até
110 C.
esgotos

Capazes de produzir metano (CH4)
3
5/2/2014
Tabela. Características de Archaea metanogênicas
Gênero
(a)
(b)
(c)

Estruturalmente os organismos metanogênicos
Substratos para a metanogêneses
Methanothermobacter
Bacilos
H2 + CO2, formato
H2 + CO2, formato
Metanol + H2 (ambos necessários)
H2 +CO2; também capaz de reduzir S0;
hipertermófilo
H2 +CO2 formato, termófilos
Methanococcus
Methanothermococcus
Methanocaldococcus
Methanotorris
Cocos irregulares
Cocos
Cocos
Cocos
H2 +CO2, piruvato + CO2, formato
H2 +CO2 formato
H2 +CO2
H2 +CO2
Methanolobus
6
Ordem: Methanococcales
3
1
4
1
Ordem: Methanimicrobiales
Bacilos curtos
1
Cocos irregulares
4
Espirilos
1
Células discóides
3
Achatadas como discos finos com
bordas agudas
Cocos irregulares
4
Cocos irregulares
6
Cocos irregulares
2
Bacillus irregulares
1
Ordem: Methanosarcinales
Grandes cocos irregulares em
5
pacotes
Cocos irregulares agregados
5
Mathahalobium
Methanococcoides
Methahalophilus
Cocos irregulares
Cocos irregulares
Cocos irregulares
Methanosaeta
De bacilos longos a finamentos
Methanosalsum
Cocos irregulares
Methanopyrus
Bacilos em cadeias
Methanocorpusculum
Methanocullens
Methanofollis
Methalacinia
Figura: Eletromicrografias de varredura de células de Archaea metanogênicas
revelando a grande diversidade morfológica. (a) Methanobrevibacter ruminantium.
Uma célula tem diâmetro de 0,7 µm. (b) Methanobrevibacter arboriphilus. Uma
célula tem diâmetro de 1µm (c) Methanosspirillum hungatii. Uma célula tem diâmetro
de 0,4µm (d) Methanosarcina barkeri Uma célula tem diâmetro de 1,7 µm
Número de espécies
Ordem: Methanobacteriales
8
7
2
2
Bacilos longos
Bacilos curtos
Cocos
Bacilos
Methanomicrobium
Methanogenium
Methanospirillum
Methanoplanus
(d)
Morfologia
Methanobacterium
Methanobrevibacter
Methanosphaera
Methanothermus
Methanosarcina
H2 +CO2 formato
H2 +CO2 formato
H2 +CO2 formato
H2 +CO2 formato
H2 +CO2 formato, alcoóis
H2 +CO2 formato, alcoóis
H2 +CO2 formato,
H2 +CO2 alcoóis
H2 +CO2 metanol, metilaminas, acetato
Metanol, metilaminas
1
2
3
Metanol, metilaminas, halófico
Metanol, metilaminas,
Metanol, metilaminas, metil, sulfetos; halófilo
2
Acetato
1
Ordem: Methanopyrales
1
Metanol, metilaminas, dimetilsulfeto
H2 +CO2, hipertermófilo, crescimento a 110ºC
ARCHAEA HALOFÍLICAS EXTREMAS:
correspondem a células procarióticas que exibem uma
diversidade química de paredes celulares.

Paredes com pseudopeptideoglicano

Paredes de metanocondroitina

Paredes de proteína e glicoproteína

Paredes do tipo camada S

São anaeróbios obrigatórios

Habitam ambientes altamente salinos

EX: Tanques de produção de sal, lagos salinos
naturais ou habitats salinos artificiais, como a
superfície de alimentos salgados (peixes e carnes)

Ambientes HIPERSALINOS
Lago Grest Salt,
Utah
Vista aérea de uma região próxima a Baía de são Francisco, Califórnia
4
5/2/2014
ARCHAEA HALOFÍLICAS
EXTREMAS:
Tabela. Gêneros de Archaea halofílicas extremas
GÊNERO
Lago Hamara, Egito, apresentando crescimento de organismos
ARCHAEA HALOFÍLICAS EXTREMAS
(CONT.):
MORFOLOGIA
NÚMERO DE
ESPÉCIES
Halófilos extremos
1
Halobacterim
Bacilos
Halorubrum
Halobaculum
Haloferax
Haloarcula
Bacilos
Bacilos
Discos achatados
Discos irregulares
Halococcus
Halogeometricum
Haloterrigena
Cocos
Bacilos
Bacilos ovais
Natronobacterium
Bacilos
Natrinema
Natrialba
Bacilos
Bacilos
2
2
Natronomonas
Natronococcus
Natronorubrum
Bacilos
Cocos
Células achatadas
1
2
2
7
1
4
7
3
1
1
Haloalcalifílicos
1
HÁBITAT
Peixes salgados; peles(couros);
lados hipersalinos; salinas
Mar morto; salinas
Mar morto
Mar morto; salinas
Piscinas de sal; Vale da Morte, CA;
salinas marinhas
Peixes salgados; salinas
Salinas solares
Solos salinos
Lagos ricos em carbonatos,
altamente salinos.
Peixes salgados, peles (couros)
Lagos ricos em carbonatos, areia da
praia
Lagos ricos em carbonatos
Lagos ricos em carbonatos
Lagos ricos em carbonatos
THERMOPLASMATALES

Neste filo há ainda o gênero Thermoplasma, composto

Geralmente coram-se como Gram negativas,

não apresentam esporos e,

em sua maioria, são imóveis, geralmente

Thermoplasma sp
apresentando grandes plasmídeos, contendo

Ferroplasma sp

Picrophilus sp
por
bactérias
acidófilas,
termofílicas,
que
não
apresentam parede celular.
cerca de 25 a 30% do DNA da célula.
THERMOPLASMATALES

O gênero Thermoplasma cresce bem em temperaturas
de 55 C e pH 2, em meios complexos.

Estes
organismos
apresentam
a
membrana
citoplasmática bastante diferente, contendo compostos
semelhantes a lipopolissacarídeos, contendo ligações
tetraéter.

Um outro gênero, Picrophilus, que cresce em pHs de
0,06 a 0,7.
5
5/2/2014
FILO CRENARCHAEOTA

Separa-se muito próximo da raiz da árvore universal,
sendo composto por organismos hipertermófilos

(Thermoproteus, Pyrolobus e Pyrodictium),

Compreendendo os organismos capazes de crescer
nas maiores temperaturas conhecidas.

Estes
hipertermófilos
são,
em
sua
maioria,
quimiolitotróficos autotróficos, sendo então classificados
como produtores primários.

Neste grupo há também organismos isolados (mas
ainda não cultivados em laboratório) de ambientes frios,
tais como águas oceânicas.
Pilha de refugo da mineração de carvão, que muitas vezes sofre autocombustão. Hábitat da archaea Thermoplasma.
Colunas de vapor rico em sulfeto de hidrogênio emergem da superfície
terrestre
Lagoa quente, rica em enxofre, que é convertido a ácido sulfúrico, por
espécies de archaea.
FILO KORARCHAEOTA

Considerado um grupo de hipertermófilos. Até o
momento, poucos espécimes de Korarchaeota
foram cultivados em laboratório.

Pesquisas
realizadas
em
uma
fenda
termal
localizada no fundo do mar da Islândia, em 2002,
levaram à identificação de uma nova espécie de
archaea apresentando características bastante
distintas, quando comparada aos demais membros
Típica fonte efervecente de pH Neutro; Geiser Imperial
desse domínio.
6
5/2/2014
HALÓFILAS
METANOGÊNICAS
:

Vivem em pântanos,

no fundo dos oceanos,

estações de tratamento de esgotos

e no tubo digestivo de algumas espécies de insetos e
vertebrados herbívoros,

:

vivem em concentrações salinas extremas,

dezenas de vezes mais salgadas que a água do mar,

em locais como salinas, lagos de sal ou soda, etc.

A sua temperatura ótima é entre 35 e 50ºC.
HIPERTERMÓFILAS

Metabolizam o enxofre

Vivem em meios ácidos e extremamente quentes

Encontrados no fundo do mar em locais de fumaça
negra
onde produzem metano (CH4) como resultado da
degradação da celulose.
Morfologia:
Suas dimensões são extremamente variáveis, de 0,1 a
Podem ser esféricas, bacilares, espiraladas,
achatadas, quadradas, discóides e muitas vezes
de morfologia irregular ou pleomórficas.
15 µm, com alguns filamentosos atingindo 200 µm.
As archaea apresentam várias características
especiais, que permitem seu desenvolvimento em uma
vasta gama de ambientes.
7