DOCENTES: Prof. Ana Barbosa
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- Pietra Valgueiro Cordeiro
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1 DOCENTES: TEÓRICA 10 DOCENTES: Prof. Helena Galvão Prof. David Montagnes (responsável componente University teórico) of Liverpool, U.K. Prof. Ana Barbosa (componente prático) Profª Helena Galvão F.C.M.A., Universidade do Algarve
2 Factores que influenciam distribuição de microrganismos no mar A) Factores Físicos: 1. Luz (Zona eufótica m) 2. Temperatura: bactérias marinhas são psicrófilas moderadas com óptimo de crescimento entre 10 a 20 o C; minimo entre -10 a 5 o C e máximo entre 13 a 25 o C 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
3 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 ) & 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 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.
4 Penetração da radiação solar nos oceanos Zonas faunisticas nos oceanos Fissuras Hidrotermais
5 Zonas Faunísticas nos Oceanos
6 Zonas Fóticas nos Oceanos
7 Habitats nos oceanos Habitats especializados: neuston (interface atmosfera-mar); seston (partículas em suspensão); endobiótico (endosimbioses); interface água-sedimento
8 Fluxos de matéria e habitats nos oceanos
9 Fissuras Hidrotemais Tipos diferentes de fumarolas Fumarolas negras - Precipitação de sulfuretos metálicos (ex: pirite) Fumarolas brancas Precipitação de Silica, Cálcio e anhidritos
10 Processos Químicos nas Fissuras Hidrotermais 1) Água fria penetra através de fissuras na crosta ôceânica 2) O 2 e P são removidos da água 3) Ca, sulfato e Mg removidos do fluido geotérmico 4) Na, Cu e P são adicionados ao fluido 5) Fluido aquece atingindo temp. max. de ºC; Cu, Zn e Fe dissolvem-se no fluido 6) Fluido aquecido e rico em metais difunde através de fissuras para o exterior 7) 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
11 Habitats especializados Vermes tubícolas gigantes (Pogonophora) Endossimbiose com bactérias sulfoxidantes (quimioautotróficas fixam matéria orgânica com energia química derivada da oxidação de H 2 S ou S a SO 4-2 )
12 Habitats especializados: Endossimbiose de bactérias Cianobactérias endossimbiontes de flagelado Cyanophora; cloroplastos de microalga vermelha filamentosa Bactérias sulfoxidantes endossimbiontes dentro do trofosoma de vermes Pogonophora
13 Habitats especializados: Endossimbiose de bactérias Bactérias bioluminescentes (Photobacterium) endossimbiontes de orgãos luminosos de peixes (B) e invertebrados (A-choco e C-tunicato)
14 Sistemas de bioluminescência 2 processos diferentes no meio terrestre e no meio marinho usando a mesma enzima luciferase Sistema pirilampo é um processo químico: Luciferina + O 2 + ATP luciferase 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 FMNH 2 + aldeido + O 2 + ATP luciferase co-factor: Flavina mononucleótida FMN + ácidos gordos + H 2 O + luz
15 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
16 Adaptação fisiológica a presssão hidrostática elevada Camada funda < 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 m Planície abissal situada entre 4000 e 6000m Características dos grandes fundos: - temperatura constante 3 o C + 1 o C - 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.
17 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?
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