Biologia de Eucariotas Unicelulares

SIPA - Sistema de Informação Pedagógica e Avaliação
Versão 3.0 - Universidade do Algarve
Ficha de Unidade Curricular
BIOLOGIA DE EUCARIOTAS UNICELULARES (14611018)
Ficha submetida em 31/03/2016
Ano Lectivo: 2015/2016
Curso: 1461 - BIOLOGIA MOLECULAR E MICROBIANA (2.º Ciclo)
Ano Curricular: 1
Área CNAEF: 4.2.9 - Ciências da Vida - outros
Área Científica: 13.1 - Biology
ECTS: 3
Horas de Contacto: 42.00 P ; 70.00 S ; 56.00 T ; 42.00 TP
Período de Lecionação: 1º semestre
Idioma de Lecionação: Português
Horas de Trabalho: 84
Resumo Descritivo
A UC Biologia de Eucariotas Unicelulares pretende aprofundar os conhecimentos dos alunos no que respeita à biologia celular, classificação taxonómica,
filogenia, bioquímica e aplicações biotecnológicas dos atuais dos grandes grupos taxonómicos que contêm eucariotas unicelulares, nomeadamente as
(Viridi)plantae / Archaeplastida, Amoebozoa, Excavata, Chromoalveolata e Rhizaria. Dá-se particular ênfase aos eucariotas unicelulares fotossintéticos e
ao fenómenos de endossimbiose primária, secundária e terciária que deram origem a grande maioria destes grupos e respetiva perda dos cloroplastos
por subgrupos que se tornaram parasitas.
Objetivos de Aprendizagem (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver)
A UC Biologia de Eucariotas Unicelulares pretende aprofundar os conhecimentos dos alunos no que respeita à biologia celular, classificação taxonómica, filogenia, bioquímica e aplicações biotecnológicas
dos atuais grandes grupos taxonómicos que contêm eucariotas unicelulares, nomeadamente as (Viridi)plantae / Archaeplastida, Amoebozoa, Excavata, Chromalveolata e Rhizaria. Dá-se particular ênfase
aos eucariotas unicelulares fotossintéticos e ao fenómenos de endossimbiose primária, secundária e terciária que deram origem a grande maioria destes grupos e respetiva perda dos cloroplastos por
subgrupos que se tornaram parasitas.
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Conteúdos Programáticos
Critérios de classificação taxonómica. Conceitos de monofilia, parafilia e polifilia. Problemas com classificações taxonómicas anteriores. Problemas da taxonomia molecular. Exemplos de organismos
eucariotas unicelulares classificados erradamente devido a fenómenos de parasitismo e regressão molecular e celular. Características bioquímicas dos ramos Archaea, Bacteria e Eukarya. Classificação
dos 6 reinos de Cavalier-Smith. Evolução multinear dos eucariotas unicelulares. Metagenómica marinha. Superreino Eukaryota, nomeadamente “Reino” Chromalveolata, com as Linhagens Rhizaria,
Cercozoa, Hacrobia, Stramenopiles (especial ênfase nas diatomáceas), Pseudofungi e Alveolata); “Reino” Archaeplastida, com especial ênfase na linhagem Rhodophyta e comparação com a linhagem
Cryptophyta; “Reino” Excavata, com especial ênfase na linhagem Euglenophyta. O problema da transferência horizontal de genes no estabelecimento de linhagens por critérios moleculares.
Métodos de Ensino, incluindo de Avaliação
Nas aulas teóricas, os vários temas são expostos de uma maneira interativa, complementada por aulas teórico-práticas onde se discute os vários temas e a redação de uma
monografia. As aulas práticas servem para os alunos aprenderem métodos de cultura e classificação taxonómica de eucariotas unicelulares por via molecular e microscópica.
Além disso, os alunos aprendem a determinar bioatividades com potencial aproveitamento biomédico na biomassa destes microrganismos em ensaios in vitro. A avaliação
realiza-se através de um exame escrito que vale 70% da classificação final, pela redação e apresentação de uma monografia com formato de artigo científico, de preferência
em inglês, que equivale aos restantes 30%.
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Conteúdos Programáticos Desenvolvidos
T1 - Introdução à disciplina. Os 3 Domínios da Vida. A origem dos eucariotas. Comparação entre eucariontes e procariontes a nível bioquímico. Revisão dos conceitos de genes mono- e policistrónicos. A evolução da taxonomia, que inicialmente se baseava em caracteres morfológicos. A emergência da
taxonomia multidisciplinar que envolve a investigação e utilização de vários critérios: morfológicos, fisiológicos, bioquímicos, moleculares e ultraestruturais (biologia celular). Revisão dos conceitos de mono-, para- e polifilia. Exemplos. Evolução convergente. Exemplos. Os perigos de utilização de um critério
apenas em taxonomia, nomeadamente da taxonomia molecular. O problema da utilização do rDNA para a definição da árvore da vida. Ex. Microsporidia. Como a bioquímica e a biologia molecular ajudou na definição dos 3 domínios da vida. Comparação entre a estabilidade de lípidos com grupos acil e éter
e sua consequência na sobrevivência a altas temperaturas. Os 6 grandes grupos taxonómicos de eucariontes. Comparação com o 5 reinos de T. Cavalier-Smith. Discussão dos métodos de avaliação.
T2 - Os 6 Reinos de Cavalier-Smith (cont.). A evolução multinear proposta por Cavalier-Smith. A origem da vida a 2,9-3,5 GAnos. O aparecimento das Negibacteria. A vantagem de ter 2 membranas em ambientes aquáticos / aquosos. O aparecimento das Posibacteria com a perda da membrana exterior. O
aparecimento do ancestral com neomurano e a derivação que deu origem às Archaea. A evolução para um organismo eucariota ancestral com sistemas endomembranares e a captura de um procariota que deu origem às mitocôndrias. A divisão dos eucariotas em duas grandes linhas evolutivas: unikonts e
bikonts. Características celulares, moleculares e ultraestruturais dos unikonts. A linhagem dos opistokonts, que inclui o Reino Animalia, Fungi e os Choanozoa. Caracerísticas celulares, moleculares e ultraestruturais dos bikonts. Os Cabozoa, que inclui a linhagem Excavata (ex. Euglenozoa) e a linhagem
Rhizaria (ex. Foraminíferos). Captura de cianobactéria que deu eventualmente origem ao cloroplasto por endossimbiose primária e ao aparecimento das Viridiplantae e a evolução desta linhagem que deu origem às Rhodophyta com a produção de pigmentos que permitem a colonização de novos habitats.
Introdução ao grande grupo dos Chromalveolata. Reino Chromista (Ex. Phaeophyceae) e Alveolata (ex. Dinoflagelata). Metagenómica e a sua necessidade para estudar organismos unicelulares não cultiváveis. Superreino Eukaryota, "Reino" Chromalveolata. Dúvidas em relação à monofilia desta linhagem.
Características comuns aos cromalveolados. Definição e mecanismos de transferência vertical (VGT) e horizontal/lateral (HGT) de genes. A linhagem Chromalveolata como exemplo de um grupo taxonómico com fortes indicações de HGT. Consequências na definição da monofilia desta linhagem. A
linhagem Haptophyta e Cryptophyta como parte da linhagem Hacrobia.
T3 - Linhagem Rhizaria (recapitulação). Linhagem Cercozoa - Filo Chloraracniophyta. Possibilidade de uma origem endossimbiótica terciária (eucarionte-eucarionte-procarionte). Características celulares, bioquímicas e sua origem provável evolutiva. Linhagem Haptophyta (recapitulação). Linhagem
Cryptophyta. Organização ultraestrutural das criptófitas/criptomonados. Cloroplasto envolvido por 4 membranas. Definição de periplasto e pirenóide e sua importância. Origem evolutiva das 4 membranas do cloroplasto. O nucleomorfo das criptófitas. O espaço periplastidial. Evidências ultraestruturais e
bioquímicas a favor de uma endossimbiose secundária (eucarionte-eucarionte). Linhagem Stramenopiles / Heterokontophyta. Características dos heterokontófitos. Exemplos de heterokontófitos. Linhagem Eustigmatophyceae. Ex. Nannochloropsis gaditana e sua importância económica na aquacultura e
produção de biocombustíveis. Diatomáceas (Bacillariophyceae). As sub-linhagens Pennatae e Centricae. Início da abordagem da linhagem heterotrófica Pseudofungi. Ex. Phytophtora infestans. Impacto da história e agricultura do míldio. Características bioquímicas, genéticas e moleculares que apontam a
verdadeira origem evolutiva dos Pseudofungi.
T4 - Revisão da aula anterior. Linhagem Pseudofungi com especial relevo para a Phytophtora infestans. Semelhanças e diferenças entre esta linhagem e os fungos verdadeiros.Os Pseudofungos e fungos como um exemplo de evolução convergente, que é reflectida tanto morfologica-, como
molecularmente. A Linhagem Alveolata, com especial relevo para as Dinophyceae. Ciclo celular atípico dos dinoflagelados (meiose zigótica) e comparação com o ciclo celular de eucariotas superiores. Os dinoflagelados como agentes patogénicos. Introdução às Rhodophyta e o ciclo de vida de uma rodófita
filamentosa. Início da comparação entre as Rhodophyta e as Cryptophyta.
T5 - Comparação entre as Rhodophyta e Cryptophyta (cont.). A linhagem Excavata, com particular ênfase nas Euglenophyta / Euglenozoa. Características das Euglenas (cloroplastos tri-membranares, a importância da existência de clorofila b nos cloroplastos). A importância na transferência horizontal de
genes para a compreensão da evolução dos grandes grupos de organismos eucariotas unicelulares, nomeadamente os Excavata, Rhizaria, Chromalveolata e Archaeplastida. A endossimbiose como um fenómeno que ocorreu várias vezes ao longo da evolução, que resultou na aquisição de fotoautotrofia. A
perda de autotrofia em grupos que se tornaram predadores (por. ex., ciliados) e/ou parasitas (por ex., Oomycetes e Perkinsus). A inclusão pouco consensual das Haptophyta e Cryptophyta na linhagem Chromalveolata e possível indicação que esta linhagem não é monofilética.
T6 - Evidências contra a hipótese "Hacrobia". Paradoxos evolutivos entre a evolução mitocondrial e a evolução plastidial. Endossimbiose primária como evento que deu origem à linhagem Archaeplastida / Plantae. Endossimbiose secundária como evento que deu origem à lnhagem "Hacrobia".
Endossimbiose primária e secundária nos Rhizaria. Paulinella: um exemplo de endossimbiose 1ª recente. Múltiplas endossimbioses 2ª e 3ª nos dinoflagelados. Cleptoplastidia com um ciliado intermediário. Diferenças entre fagocitose e mizocitose. Mizocitose como um modelo para explicar a retenção de 3
membranas plastidiais em euglenas. Diferenças entre retenção de cloroplastos, cleptoplastidia e endossimbiose. Conclusões finais.
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Bibliografia
Adl. et al. (2005). J. Eukaryot. Microb. 52, 399-451. (PDF)
Burki et al. (2012). Proc. R. Soc. B 279, 2246-2254. (PDF)
Cavalier-Smith, T. (2004). Proc. R. Soc. Lond. B. 271: 1251-1262. (PDF)
Glasgow et al. 2001. Environ. Health Perspectives 109: 715-730. (PDF)
Hackett et al. (2007). Mol. Biol. Evol. 24: 1702-1713. (PDF)
Henriques et al. (1998). Bol. biotecnol. 61: 12-18. (PDF)
Kamoun & Smart (2005) Plant Disease 89: 692-699. (PDF)
Keeling (2009) J. Eukaryot. Microbiol. 56: 1-8. (PDF)
Keeling (2010) Phil. Trans. R. Soc. B 365: 729-748. (PDF)
Keeling (2013) Annu. Rev. Plant Biol. 64: 583–607. (PDF)
Lewis, L. & R. McCourt (2004). Am. J. Bot. 91: 1535-1556. (PDF)
Palmer et al. (2004). Am. J. Bot 91: 1437-1445. (PDF)
Qiu et al. (2013). Frontiers Plant Sci. 4, 363. (PDF)
Randall et al. 2005. Molecular Plant-Microbe Interactions 18: 229-243. (PDF)
Schulze et al. 2014. Trends in Biotechnology 32: 422-430. (PDF)
Riisberg et al. (2008). Protist 160: 191-204.
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