DOCENTES:
Prof. Helena Galvão
(responsável – componente teórico)
Prof. Ana Barbosa
(componente prático)
TEÓRICA 1
Programa
1. Aula Teórica
1.1 Conceitos e definições
1.2 Dominíos de Woese e 8 novos reinos de Cavalier-Smith 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
Arvore da vida definida por Carl Woese (1990) na qual existem 3 linhas filogenéticas ou “domínios” de vida: Bacteria, Archaeae Eucarya . N.B. Filogenia das eubactérias antecede a das arquiobactérias
Ancestral comum ?
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8 Novos Reinos cf. Cavalier-Smith (1993)
3 Domínios:
8 Reinos:
Novos Reinos
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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
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-acetyl-
glucosamina (NAG) alternando com N-acetyl-ácido
muramico (NAM) unidos por ligações glicosídicas
Diversidade genética nas eubactériasN.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).