Microbial Biology II Módulo: Protozoários

TEÓRICA 10
DOCENTES:
DOCENTES:
Prof. David Montagnes
Prof. Helena Galvão
University teórico)
of Liverpool, U.K.
(responsável – componente
Prof. Ana Barbosa
Profª Helena Galvão
(componente prático)
F.C.M.A., Universidade do Algarve
Factores que influenciam distribuição de microrganismos no mar
A) Factores Físicos:
1. Luz (Zona eufótica 10 – 200 m)
2. Temperatura: bactérias marinhas são psicrófilas moderadas com óptimo de crescimento
entre 10 a 20 oC; minimo entre -10 a 5 oC e máximo entre 13 a 25 oC
3. Pressão hidrostática (pressão aumenta 1 atm / 10 m profundidade):
- Máximo nas fossa abissais do Pacífico a 1100 atm
- 80 % da área global dos oceanos com nivel < 1000 m correspondendo a 70% do volume
total dos oceanos » importância da microbiologia dos grandes fundos marinhos »
bactérias barofílicas e ultraoligotróficas
4. Turbidez (Seston: matéria particulada em suspensão)
3 fracções: matéria inorgânica (minerais), mat. orgânica (detritos), mat. viva (plancton)
5. Hidrografia:
- partículas acumulam em zonas de gradiente fisico-quimico (ex: haloclina, termoclina,
picnoclina; zona frontal entre correntes de sentido contrário)
- turbulência sob acção de ventos e marés causa estratificação/destratificação da coluna
de água influenciando perfis verticais
- afloramento costeiro causa blooms de fitoplancton devido ao ressurgimento de
camada funda rica em nutrientes
Factores que influenciam distribuição de microrganismos no mar
B) Factores Químicos:
1. Salinidade: bactérias marinhas são halófilas moderadas » NaCl requisito para
crescimento
2. pH (água do mar tem pH constante ca. 8.1 – 8.2) & Eh (potencial redox nos
sedimentos mede capacidade oxidante/redutora)
3. Matéria orgânica (DOM: m.o.Dissolvida; POM: m.o.Particulada; TOM: m.o.Total)
Variabilidade elevada:
TOM
oceanos
0.3 – 2.0 mg L -1
zona costeira
3 – 10 mg L -1
zona eutrofizada até 100 mg L -1
- Fracção lábil (facilmente degradável) composta por moléculas simples (Ex:
monossacarídios; aminoácidos)
- Fracção refractária (dificilmente degradável) composta por macromoléculas
complexas (peso molecular > 1000; ex: proteinas, polissacarídios) hidrolizda por
Actividade Exoenzimática (AEE) de bactérias marinhas.
Penetração da
radiação solar
nos oceanos
Zonas
faunisticas nos
oceanos
Fissuras
Hidrotermais
Zonas Faunísticas nos Oceanos
Zonas Fóticas nos Oceanos
Habitats nos oceanos
Habitats especializados: neuston (interface atmosfera-mar);
seston (partículas em suspensão); endobiótico (endosimbioses); interface água-sedimento
Fluxos de matéria e habitats nos oceanos
Fissuras Hidrotemais – Tipos diferentes de fumarolas
Fumarolas negras - Precipitação de sulfuretos
metálicos (ex: pirite)
Fumarolas brancas – Precipitação de Silica,
Cálcio e anhidritos
Processos Químicos nas Fissuras Hidrotermais
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
Água fria penetra através
de fissuras na crosta
ôceânica
O2 e P são removidos da
água
Ca, sulfato e Mg removidos
do fluido geotérmico
Na, Cu e P são adicionados
ao fluido
Fluido aquece atingindo
temp. max. de 300-400ºC;
Cu, Zn e Fe dissolvem-se no
fluido
Fluido aquecido e rico em
metais difunde através de
fissuras para o exterior
Fluido hidrotermal misturase com água do mar fria
saturada em O2. Metais e S
combinam-se » sulfuretos
metálicos negros que
precipitam formando
estrutura da chaminé
Habitats especializados
Vermes tubícolas gigantes (Pogonophora) – Endossimbiose com bactérias
sulfoxidantes (quimioautotróficas – fixam matéria orgânica com energia
química derivada da oxidação de H2S ou S a SO4-2)
Habitats especializados: Endossimbiose de bactérias
Cianobactérias endossimbiontes de
flagelado Cyanophora; cloroplastos de
microalga vermelha filamentosa
Bactérias sulfoxidantes endossimbiontes dentro
do trofosoma de vermes Pogonophora
Habitats especializados: Endossimbiose de bactérias
Bactérias bioluminescentes (Photobacterium)
endossimbiontes de orgãos luminosos de peixes
(B) e invertebrados (A-choco e C-tunicato)
Sistemas de bioluminescência
 2 processos diferentes no meio terrestre e no meio marinho usando a mesma
enzima luciferase
 Sistema “pirilampo” é um processo químico:
luciferase
Luciferina + O2 + ATP
oxiluciferina + emissão de luz
 No mar, a bioluminescência é produzida por bactérias do género Photobacterium
planctónicas ou vivendo como endossimbiontes de peixes e invertebrados meso-,
abissal- ou hadalpelágicos
luciferase
FMNH2 + aldeido + O2 + ATP
co-factor: Flavina mononucleótida
FMN + ácidos gordos + H2O + luz
Habitats especializados: Ectossimbioses
Ciliados peritriquídios Elliobiophyra donacis
ancorados a guelras de bivalve Donax
Bactérias epifíticas aderidas a frústula
de diatomácea e mucilagem de
cianobactéria filamentosa
Adaptação fisiológica a presssão hidrostática elevada
 Camada funda < 1 000 m corresponde a 80% da área global coberta pelos
oceanos e a 70% do volume total dos oceanos » ecossistema maior na
terra e o menos conhecido
 Nivel médio dos oceanos 3 800m; nivel máximo 11 000m
 Planície abissal situada entre 4000 e 6000m
 Características dos grandes fundos:
-
temperatura constante 3 oC + 1 oC
pressão hidrostática elevada > 100 atm
escuro
ultra-oligotrofia (< 1 % do C fixado à superficie sedimenta até à planicie abissal)
N.B. Adaptação à ultra-oligotrofia aumenta barotolerância. Certas enzimas
mais afectadas que outras a pressão elevada (sintese & transporte).
Espectro contínuo de crescimento de estirpes barofóbicas, barotolerantes
e barofílicas. Bactérias barofílicas têm taxa máxa de crescimento a
pressões elevadas.
Crescimento bacteriano em relação à pressão
Modelo de variação de crescimento bacteriano
em relação à pressão hidrostática:
Barotolerantes: µmax a 1 atm (A & A´)
Barofílicas: µmax a P >> 1 atm (B barofílica
moderada & C barofílica extrema)
Regressão linear D descreve decréscimo
generalizado de µmax em relação à pressão.
Quais as estirpes barotolerantes &
barofílicas ?
N.B. A que pressão ocorre µmax ?