Parede celular Gram

TEÓRICA 1
DOCENTES:
Prof. Helena Galvão
(responsável – componente teórico)
Prof. Ana Barbosa
(componente prático)
Programa
1. Aula Teórica
1.1 Conceitos e definições
1.2 Dominíos de Woese e 8 novos reinos de CavalierSmith vs 5 reinos de Whittaker
1.3 Comparação procariota vs eucariota (estrutura &
função)
1.4 Comparação arquiobactérias vs eubactéria (filogenia,
parede celular, habitats, metabolismo)
1.5 Diversidade genética de eubactérias; classificação
baseada em sequenciamento do 16S ARNr
5 Reinos de Whittaker (1969)
PROBLEMAS NA CLASSIFICAÇÃO de WHITTAKER
 Arquiobacterias não estão incluídas no reino Monera
 Reinos Protista e Fungi contêm demasiada
heterogeneidade genética
 Fronteiras mal definidas entre os reinos Protista,
Fungi e Plantae
 Não reconhece relações filogenéticas baseadas em
características genótipicas, mas usa apenas
características fenótipicas
Domínios de Woese
Ancestral comum ?
Arvore da vida definida por Carl Woese (1990) na qual existem
3 linhas filogenéticas ou “domínios” de vida: Bacteria, Archaea
e Eucarya .
N.B. Filogenia das eubactérias antecede a das arquiobactérias
8 Novos Reinos cf. Cavalier-Smith (1993)
3 Domínios:
8 Reinos:
Novos Reinos
3/11/2008
6
Diversidade do mundo microbiano
 Grandes diferenças entre procariotas e eucariotas
 Diferencas na composição da parede celular das




Archaeas e entre eubactérias Gram (+) e (-)
Características dos grupos de arquiobactérias
Enorme diversidade das eubactérias com filogenia
mais antiga; novas famílias/grupos baseados em
sequenciamento do 16s ARNr
Grande diversidade metabólica das eubactéria
Características dos grupos funcionais de bactérias
fotossintéticas, quimioautotróficas e
heterotróficas
3/11/2008
7
Comparação entre procariotas e eucarotas
Prescott et al. 1996
Eubacterias vs arquiobacterias
 Ancestral comum é um procariota termófilo extremo
 Linhagem das Eubacterias mais antiga que a das arquiobactérias;
linhagens de eucariotas e arquiobacterias são mais próximas (eg. ambas
contêm intrões ).
 Arquiobactérias desenvolveram-se com um relógio evolucionário lento,
portanto permaneceram basicamente inalteradas retendo características
semelhantes desde a sua origem, ditas “primitivas”
 Arquiobacteria possuem paredes celulares compostas por pseudomureina,
proteinas e polissacarídeos complexos. O género Thermoplasma não tem
parede celular.
 Diferenças na estrutura lipíca da membrana celular com cadeias
ramificadas de hidrocarbonetos ligados ao glicerol por ligações eteres em
vez de ácidos gordos ligados por ésteres.
 Encontram-se em habitats extremos. O grupo Crenarchaeota constituído
por termófilas extremas coloniza fontes termais, enquanto o grupo
Euryarchaeota inclui halófilas extremas que habitam águas hipersalinas e
também metanogénicas que colonizam camadas mais fundas de
sedimentos anóxicos e outros ambientes desprovidos de oxigénio (ex. Mar
Negro, rúmen de bovinos, biodigestores anaeróbios).
 Foram descobertas recentemente populações de arquiobactérias halófilas
moderadas em águas do Antarctico e em camadas fundas frias do Pacífico,
constituindo até 35% da biomassa planctónica.).
Arquiobactérias halófilas extremas
Arquiobactérias metanogénicas
a) Methanospirillum hungatei; phase contrast (X2,000)
b) Methanobrevibacter smithii; TEM (X6,000)
c) Methanosarcina barkeri ; TEM (X6,000)
d) Methanosarcina mazei; SEM (bar ra 5 um)
e) Methanogenium marisnigri; TEM (X45,000)
Eubactérias Gram (+) vs Gram (-)
Parede celular Gram (+):
• Camada única espessa do heteropolímero
peptidoglicano (40-90% peso seco)
• Cadeias de ácidos lipoteicoicos e teicoicos
mantêm a estrutura rígida e a parede
ancorada na membrana celular
Parede celular Gram (-):
• Estrutura mais complexa com mais camadas;
camada fina de peptidoglicano (5-10% do peso
seco)
• Espaço periplasmático contem exoenzimas
que hidrolisam macrómoléculas orgânicas no
exteriorer – adaptação ao meio aquático
• Membrane externa com lipopolisaccarídios
N.B. Peptidoglicano/mureina:
Heteropolímero constituído por of N-acetylglucosamina (NAG) alternando com N-acetyl-ácido
muramico (NAM) unidos por ligações glicosídicas
Diversidade genética nas eubactérias
N.B. Comprimento dos
ramos é proporcional à
distância evolutiva entre
grupos.
Baseada em comparações de sequências
de 16S ARNr ( C. Woese 1987)
Características de grupos de eubactérias
• Aquifex/Hydrogenobacter : grupo mais antigo de hipertermófilas
• Thermotoga: Hipertermófilass colonizam sedimentos nas fissuras hidrotermais
• Micrococos radioresistentes: Gram (+) cocos da família Deinococcaceae
• Bactérias verdes não-súlfureas: bactérias pigmentadas não-fotossintéticas
contendo bacterioclorofilas
• Bactérias verdes sulfúreas: família Chlorobiaceae de bactérias fotossintéticas
anoxigénicas contendo bacterioclorofilas
• Chlamydiae. Parasitas intracelulares com parede celular sem peptidoglicano
• Bacteroides, flavobacteria & outros: Grupo morfológicamente diverso incluindo
filamentos deslizantes de Cytophagales, Flexibacter e Fusobacterium
• Planctomyces: bactérias gemulantes com par. cel. sem peptidoglicano
• Espiroquetas: Bactérias filamentosas espiraladas Gram (-)
Caracteristicas de grupos de eubactérias (cont)
• Cyanobactérias: Bactérias fotossintéticas oxigénicas Gram (-) incluem formas
croococoides unicelulares e filamentosas capazes de fixar azoto em estruturas
especializadas ou heteroquistos
• Bactérias Gram (-) incluindo proteobactérias, bactérias púrpuras súlfureas
anoxifotogénicas e outras não-fotossintéticas:
- Alpha subdivisão: Agrobacter, Caulobacter, bac. metófiilicas e nitrificantes, bac.
púrpuras não-sulfúreas, rizobactérias e Rickettsia
- Beta subdivisão: Alcaligenes, Leptothrix, Neisseria, Pseudomonas, Spirillum,
Thiobacillus e outros géneros
- Gamma subdivisão: Azotobacter, Beggiatoa , Chromatium, bac. entéricas,
Legionella, Pasteurella, Vibrio, bactérias púrpuras súlfureas e outras
- Delta subdisão: Bdellovibrio, Desulfovibrio e outras sulfatoredutoras,
mixobacterias (bac. deslizantes com estruturas frutíferas dos solos)
- Epsilon subdivisão: Campylobacter, Wolinella
• Eubacteria Gram (+) e micoplasmas: grupo de Actinomicetos com teor G+C
elevado (eg. Arthrobacter, Corynebacterium, Nocardia, Streptomyces); grupo com
teor G+C baixo (eg. Bacillus, Lactobacillus, Enterococcus, Listeria, Clostridium,
Staphylococcus, Streptococcus).