Universidade Estadual do Norte Fluminense Centro de Biociências e Biotecnologia Laboratório de Biotecnologia. Cianobactérias

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1 Universidade Estadual do Norte Fluminense Centro de Biociências e Biotecnologia Laboratório de Biotecnologia Cianobactérias Disciplina: Biologia dos Vegetais Inferiores Coordenadora: Dra. Denise Dagnino

2 O que são as Cianobactérias? Organismos procariontes que realizam fotossíntese com liberação de oxigênio. Importantes produtores primários. Também conhecidas como algas azuis ou cianofíceas. Oscillatoria Microcystis

3 Colonizam os mais variados tipos de ambientes: tanto terrestres quanto aquáticos. Foram inicialmente descritas por botânicos. Linnaeus foi quem descreveu a primeira espécie em 1755.

4 Muitas cianobactérias possuem apenas um tipo de clorofila, a clorofila a, e todas possuem pigmentos auxiliares característicos: as ficobiliproteínas. Ficobiliproteínas: ficocianinas ficoeritrinas As ficobiliproteínas formam agregados chamados de ficobilissomas. Além disso, as cianobactérias produzem vários carotenóides.

5 Organização Celular As bactérias podem ser divididas em dois grupos: Gram positivas Gram negativas

6 bainha de mucilagem parede celular ficobilissomas grânulos de glicogênio plasmalema PB corpos de polifosfato Ph carboxissomas R ribossomos G vacúolos gasosos D DNA SG grânulos de cianoficina

7 Parede Celular É similar a de bactérias Gram negativas. Ela é composta de diversas camadas. Duas camadas mais internas são iguais em todas as cianobactérias sendo o componente principal peptideoglicano. A parede celular constitui cerca de 50% do peso seco. Bainha de mucilagem Espessa camada externa que liga grupos de células formando colônias ou filamentos. Formada quando há crescimento ativo. Protege a célula da dissecação e contribui para o deslocamento por deslizamento da célula.

8 Protoplasma DNA circular Tilacóides e suas estruturas associadas, os ficobilissomas e os grânulos de glicogênio. Grânulos de cianoficina contendo proteínas de reserva. Carboxissomas (ou corpos poliédricos) que ocorrem na parte central da célula. São aglomerados da enzima ribulose 1,5- bifosfato carboxilase/oxigenase (enzima do ciclo de Calvin responsável pela fixação de CO 2 ).

9 Corpos de polifosfato armazenam fosfato e estão ausentes em células jovens em crescimento e em meio deficiente desse elemento, mas encontram-se em células mais velhas. Vacúolos gasosos formados por vesículas gasosas e estão presentes na maioria das ordens de cianobactérias.estas vesículas não são recobertas por uma membrana lipídica, mas apenas por proteínas que formam o seu esqueleto. A membrana é bastante rígida, mas pode ser colapsada aplicando-se pressão às células.

10 Células especializadas de cianobactérias HETEROCITOS e ACINETOS Nos heterocitos ocorre a fixação de N 2. Desenvolvem-se a partir de células vegetativas. Possuem parede celular espessa e não realizam fotossíntese. Acinetos são células resistentes a condições ambientais desfavoráveis. Sua função pode ser comparada a de esporos de bactérias. Seu protoplasma acumula grande quantidade de reserva de nutrientes.

11 H A Filamento de Anabaena com heterocito e acineto Filamento de Cylindrocarpon com heterocito e acineto

12 Um pouco de evolução... Estima-se que o Sistema Solar tenha sido formado a 4,5 bilhões de anos atrás. Fósseis dos primeiros microorganismos datam de 3,5 bilhões de anos. Os primeiros fósseis de cianobactérias datam de 2,5 bilhões de anos atrás (2,5 x 10 9 ). As cianobactérias foram os primeiros organismos responsáveis pela transformação da atmosfera da terra de redutora para oxidante (anaeróbica para aeróbica).

13 Classificação Botânica X Classificação Bacteriológica Ecólogos Classificação junto com algas eucarióticas. Biologistas moleculares de acordo com a classificação de bactérias por microbiologistas.

14 Taxonomia de Cianobactérias Apresentam morfologia bastante diversificada, incluindo formas unicelulares, coloniais e filamentosas. O tamanho de suas células varia entre 0,5 1 µm, tamanho de uma bactéria normal, a 60 µm (Oscillatoria princeps) de comprimento. A classificação de cianobactérias baseia-se ainda muito na morfologia das espécies. Sabe-se no entanto que esta morfologia pode alterar-se bastante de acordo com o ambiente onde são encontradas.

15 Segundo a taxonomia bacteriológica as cianobactérias são divididas em 5 Seções: Seção I: Chroococales, cianobactérias cocóides que se multiplicam por divisão binária; Seção II: Pleurocapsales, cianobactérias cocóides que se multiplicam por fissão múltipla; Seção I: Seção II:

16 Seção III: Oscillatoriales, cianobactérias com filamentos simples que não possuem células especializadas (heterocitos ou acinetos); Seção IV: Nostocales, cianobactérias com filamentos simples que possuem heterocitos e acinetos; Seção V: Stigonematales, cianobactérias filamentosas ramificadas que possuem heterocitos e acinetos. Seção III: Seção IV: Seção V:

17 Metabolismo O metabolismo de cianobactérias pode ser classificado em três categorias: Fotoautotróficos obrigatórios: organismos que crescem apenas na presença de luz em meio inorgânico e não são capazes de assimilar C orgânico. Quimioheterotróficos facultativos: organismos capazes de viver em ambiente sem luz em meio contendo fonte de C orgânico ou foto-troficamente na luz. Fotoheterotróficos facultativos: organismos capazes de utilizar compostos orgânicos como fonte de C na luz mas não no escuro ou foto-troficamente na luz.

18 Reprodução A reprodução de cianobactérias é assexuada e ocorre ou por divisão da célula, fracionamento de colônias, formação de hormogônias ou endosporos. Hormogônias são características de todas as cianobactérias filamentosas e são pequenos pedaços de tricomas que se destacam do filamento e que eventualmente formarão novos filamentos.

19 Do ponto de vista humano, as cianobactérias têm propriedades benéficas e nocivas: Propriedades benéficas: - Fonte de alimento (ricas em proteína, alto valor nutritivo). - Fixadoras de N 2 (contribuem para fertilidade do solo e da água). - Importantes produtores primários.

20 Propriedades nocivas: - Florações tóxicas não tóxicas

21 Florações Definição: multiplicação excessiva de células, chegando a alterar a coloração da água. Causa: excesso de nutrientes, como nitrogênio e fósforo, nos corpos d água. Conseqüências: diminuição da biodiversidade, problemas estéticos em corpos d água; podem afetar o gosto da água tratada; representam riscos à saúde.

22 Cianotoxinas O aumento da freqüência de florações produzido por cianobactérias tem chamado a atenção das autoridades. Cianotoxinas são compostos tóxicos produzidos por cianobactérias. A classificação das toxinas baseia-se no seu efeito em vertebrados; elas são divididas em: hepatotoxinas, neurotoxinas e dermatotoxinas.

23 Morte de animais domésticos devido a envenenamento por cianotoxinas presentes em florações

24 Simbiose Cianobactérias podem formar dois tipos de associação simbiótica: intra e extra celular. Uma das associações melhor conhecida é a com fungos formando líquens. Outros líquens: associações com algas verdes. ~ 40% da glicose sintetizada pelas algas é secretada como glicose e manitol e outros compostos. Enquanto o benefício da associação é óbvia para o fungo, o benefício para algas provavelmente se limita à proteção contra dissecação.

25 Exemplos de Interações extracelulares Azolla sp Cycadaceae

Vegetais inferiores?

Vegetais inferiores? Vegetais inferiores? Vegetais inferiores Reino no. de espécies Monera bactérias 20000 (cianobactérias) Protista algas 33000 protozoários Plantae plantas 40 000 (400 000) Mycetae fungos 77000 Animalia animais

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