MG Aula 9
Transcrição
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