Aula 1 PROTEOBACTERIAS REDUZIDA - Sistemas EEL

ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA - USP
CURSO ENGENHARIA BIOQUÍMICA
DISCIPLINA MICROBIOLOGIA - 2015
AULA 1 - PROTEOBACTÉRIA
Profa. Dra. Bernadete de
Medeiros
RELAÇÃO EVOLUCIONARIA ENTRE OS
ORGANISMOS
TEORIA ENDOSSIMBIÓTICA - Lynn Margulis
Bactérias simbiontes Agrobacterium e Rhizobium
NA CELULA A MITOCONDRIA É UMA ORGANELA
AUTONOMA PORQUE POSSUI DNA E RIBOSSOMO
Nas bactérias a membrana citoplasmática é o
locus do transporte de elétrons e síntese de ATP
Bacillus megaterium e Nitrococcus
COLORAÇÃO DE GRAM.
MÉTODO IDEALIZADO POR
HANS CHRISTIAN GRAM
COLORAÇÃO DE GRAM
• 1884→O MÉDICO DINAMARQUÊS HANS CRISTIAN
GRAM ELABOROU UM MÉTODO DE COLORAÇÃO DE
CELULAS BACTERIANAS.
• DEFINIU A CLASSIFICAÇÃO DAS BACTÉRIAS EM DOIS
GRANDES GRUPOS DE ACORDO COM A CAPACIDADE
DA PAREDE CELULAR DA BACTERIA RETER UM DOS
CORANTES.
• AS BACTÉRIAS FORAM CLASSIFICADAS EM GRAM
POSITIVAS OU GRAM NEGATIVAS.
• ATUALMENTE É O MÉTODO MAIS UTILIZADO NA
BACTERIOLOGIA
• ATENÇÃO: AS MICOBACTÉRIAS NÃO SE CORAM PELO
MÉTODO DE GRAM.
COLORAÇÃO DE GRAM
BACTERIAS GRAM POSITIVAS OU
GRAM NEGATIVAS
PAREDES CELULAR DE BACTÉRIAS GRAM
POSITIVA E GRAM NEGATIVA
BIODIVERSIDADE DOS
MICRORGANISMOS NO
PLANETA TERRA
• Aproximadamente 5x1030 bactérias
aeróbias ou anaeróbias estão na Terra. A
sua origem data de 3,8 bilhões de anos.
• As bactérias podem viver em diferentes
ecossistemas da Terra como o solo, nos
oceanos, nas profundezas de rochas, no
gelo do Ártico, na água fervente dos
glêiseres,como as fontes hidrotermais
submarinas, na pele e mucosas do corpo
humano.
• A quantidade de bactérias aeróbias por
centímetro quadrado de pele humana é de 10
mil células. A relação entre número de células
bacterianas e do corpo humano é de dez para
um.
• O número de bactérias em uma colher de chá
de solo de jardim é cerca de 1 trilhão, com
aproximadamente 10 mil espécies diferentes.
• Atualmente, somente 0,1% dos microrganismos
do planeta tem sido classificados.
ESTROMATÓLITOS SÃO MASSAS MICROBIANAS
FOSSILIZADAS FORMADAS POR CAMADAS DE
PROCARIOTOS FILAMENTOSOS FORMANDO UM
SEDIMENTO COMPACTO.
CÂMARA DE ANAROBIOSE PARA CULTIVO
DE BACTÉRIAS ANAERÓBIAS.
FOTOSSÍNTESE
FOTOSSÍNTESE
• Cornelius Van Niel postulou que a fotossíntese das
plantas e das bactérias são processos semelhantes. O
que difere é o doador de hidrogênio para a assimilação
redutora do dióxido de carbono:
• EQUAÇÃO GERAL DA FOTOSSÍNTESE
• 2 H2D + CO2 ----- (CH2O) + H2O + 2D
luz
carboidrato
•
fóton espectro da luz visível (400-700 nm)
• H2D simboliza o doador de hidrogênio que pode ser:
sulfeto de hidrogênio, lactato ou água.
• D = a fórmula oxidada do doador de hidrogênio
FOTOSSÍNTESE NÃO-OXIGÊNICA
• não produz oxigênio molecular na conversão da energia luminosa em
energia química.
• A fotossíntese começou nas bactérias anaeróbicas estritas que habitavam
a terra há 3,0 bilhões de anos.
2 LACTATO + CO2 ----- (CH2O) + H2O + 2 PIRUVATO
luz
carboidrato
• Bactérias verde não sulfurosas, como Rhodospirillum e
Rhodopseudomonas o doador de hidrogênio é uma molécula orgânica: o
ácido lático ou etanol.
2 H2S + CO2 ----- (CH2O) + H2O + 2S
luz
carboidrato
produção de enxofre
origem das minas de enxofre
H2S = Sulfeto de hidrogênio é um gás venenoso e mal cheiroso.
• Bactérias fototróficas verdes sulfurosas
• Fotossíntese na ausência do oxigênio (anaeróbios estritos)
• Gêneros: Chlorobium e Chromatium
• As bactérias podem excretar o S ou reter no citoplasma como enxofre
basal. São classificadas como bactérias sulfurosas
•
FONTE HIDROTERMAL RICA EM ENXOFRE NO
PARQUE NACIONAL DE YELLOWSTONE
• FONTE TERMAL RICA EM
ENXOFRE CONTENDO UMA
DENSA POPULAÇÃO DE
Sulfolobus. A ACIDEZ DO
SISTEMA É DEVIDO A
OXIDAÇÃO DE H2S E S0 A
H2SO4
MINA DE ENXOFRE EM UBERABA - MG
FOTOSSÍNTESE COM PRODUÇÃO DE OXIGÊNIO
• H2O + CO2 ----- (CH2O) + O2
•
luz
carboidrato
• plantas superiores, algas e cianobactérias que contém
clorofila a
• Fotólise da água.(quebra da molécula da água pela luz)
12H2O + 6CO2  C6H12O6 + 6O2 + 6H2O + energia
( G0 = + 686 Kcal.mol )
TAXONOMIA É A ARTE DE
CLASSIFICAR
RNA ribossomal
• A árvore filogenética da vida é definida a
partir da comparação entre a sequência
dos nucleotídeos do RNA ribossomal.
• BACTÉRIA e ARCHAEA são compostos
por células procarióticas enquanto que
EUKARYA são eucariotos
TÉCNICAS UTILIZADAS PARA
ANÁLISE DO RNA ribossomal
FRAÇÃO 16S
TÉCNICAS APLICADAS PARA OBTENÇÃO DE
HOMOGENEIZADO CELULAR E SEPARAÇÃO POR
CENTRIFUGAÇÃO DAS ORGANELAS
Composição dos Ribossomos
das células procarioto
RNA DA MENOR SUBUNIDADE DO
RIBOSSOMO PROCARIOTO ( rRNA 16S )
DOMÍNIO Archaea
• Estas cores são devidas à existência de
biofilmes de bactérias hipertermófílas. A
área em azul contém água a 980C e as
regiões que vão do verde ao laranja são
onde crescem as bactérias.
PROSPECÇÃO DA ARCHAEA
• MICROBIÓLOGOS COLETANDO AMOSTRAS PARA
ISOLAR ARCHAEA
• AMOSTRAS DA FONTE HIDROTERMAL NO PARQUE
YELLOWSTONE E DO GELO DO MAR ANTÁRTICO.
PRESENÇA DE ARCHAEA OU EXTREMOPHILES
EM DIFERENTES AMBIENTES
• HALÓFILOS DE SALINAS
• HIPERTERMÓFILOS ISOLADOS DE SALINAS E DOS
RESÍDUOS ORIGINADOS DA EVAPORAÇÃO DAS
FONTES TERMAIS.
ARVORE FILOGENÉTICA DAS
PRINCIPAIS LINHAGENS DE BACTÉRIA
PROTEOBACTERIA
CARACTERÍSTICAS DAS PROTEOBACTÉRIAS
• Com base na sequência dos genes dos RNAr
fração 16s, as Proteobactérias estão divididas em
cinco classes; alpha, beta, gamma, delta e épsilon
Proteobactérias.
• São de interesse nas áreas de saúde,
biotecnologia e agrícola.
FILOGENIA DAS PROTEOBACTÉRIAS
Características das Proteobactéria 1
• É o maior Phylum do domínio Bactéria com 384
gêneros e 1 300 espécies.
• Todas as bactérias são GRAM-NEGATIVAS.
• Quanto aos mecanismos de obtenção de
energia são quimiolitotróficos, fototróficos e
quimiorganotróficos.
• Quanto a fisiologia são anaeróbio, microaerófilo
e anaeróbio facultativo.
• As células apresentam morfologia de cocos,
bacilo, espirilo e bactérias apendiculadas.
Arranjos das células com a forma de cocos e bacilos
Opções metabólicas para obtenção de energia
das proteobactérias.
Mecanismos quimiolitotróficos, fototróficos e
quimiorganotróficos
PROCARIOTOS
QUIMIOLITOTRÓFICOS.
MANUAL DE BERGEY DE
SISTEMÁTICA DE BACTÉRIA
PROPORCIONA
INFORMAÇÕES PARA
IDENTIFICAR E CLASSIFICAR
AS BACTÉRIAS
Bergey´s Manual of Systematic Bacteriology
Manual de Bergey e os Procariotos
• O Manual de Bergey descreve as principais
propriedades taxionômicas dos procariotos
BACTERIA E ARCHAEA
• Com informações quanto a sequência do RNA
ribossomal e da taxonomia clássica.
• O conjunto das duas publicações oferecem aos
microbiologistas os fundamentos, os detalhes
da taxonomia e da filogenia microbianas.
• As duas publicações são referências para
taxonomistas na caracterização de novas
linhagens de procariótos isolados.
Relação filogenética das α-proteobacteria.
Com destaque a Agrobacterium
β-proteobacteria
Nitrosomonas eThiobacillus
Reação quimiolitotróficas de algumas βproteobacteria: Nitrosomonas e Thiobacillus
Proteobacteria e Corrosão microbiana
As bactérias do gênero Thiobacillus oxida o enxofre a sulfato e como
consequência há produção de ácido sulfúrico, que funciona como agente
corrosivo.
Algumas bactérias metabolizam sulfetos solúveis quando a concentração
de H2S é inferior a 200 ppm. Essas bactérias convertem sulfatos (SO42-) para
sulfetos (S2-) e sulfetos para enxofre (S) (GENTIL, 2007).
As principais espécies envolvidas no processo de oxidação do enxofre
são Thiobacillus ferrooxidans, Thiobacillus thioparus, Thiobacillus thiooxidans, e
Thiobacillus concretivorus.
São bactérias aeróbias e autotróficas e obtém energia da oxidação de
compostos inorgânicos:
2 S + 3 O2 + 2 H2O  2 H2SO4
No caso de utilizar o gás sulfídrico ou ácido sulfídrico, tem-se:
2 H2S + 2 O2  H2S2O3 + H2O
5 H2S2O3 + 4 O2 + H2O  6 H2SO4 + 4 S
Biolixiviação de ouro
Lixiviação de minério com baixo concentração de ouro
LIXIVIAÇÃO BACTERIANA DE MINERAIS
γ- proteobácteria
Chromatium, Eschericia, Xantomonas,
Pseudomonas
Sistema membranoso de γ-proteobacteria
fototrófico Ectothiorhodospira
γ- proteobacteria
Carcterísticas de alguns generos do
grupo γ-proteobacteria
γ- proteobácteria: gênero Pseudomonas
pigmento: pyocyanea
γ- proteobacteria: Chromatium
γ- proteobácteria: Chromatium
γ- proteobacteria: Chromatium