Vegetais inferiores?

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1 Vegetais inferiores?

2 Vegetais inferiores Reino no. de espécies Monera bactérias (cianobactérias) Protista algas protozoários Plantae plantas ( ) Mycetae fungos Animalia animais

3 CIANBACTÉRIAS (a partir de 1979) Microcystis nome vulgar: algas azuis* scillatoria sinônimos: cianofíceas cianoprocariontes Anabaena * azul = cian primeira descrição de cianobactéria feita por Carolus Linnaeus em 1755 dentre o Domínio Bacteria: as bactérias que realizam fotossíntese com liberação de 2.

4 Fotossíntese: foto-autotróficos Seres autotróficos: aqueles que são capazes de sintetizar todo material celular orgânico a partir da fixação de C inorgânico. Fotossíntese oxigênica: durante o processo de fotossíntese é formado 2 acinetos atuais fósseis 1,500-Ma 1,650-Ma 2,100-Ma Archaeoellipsoides sp.

5 corrência do Ciclo de Calvin* no Domínio Bacteria via de fixação de C mais abundante do planeta! evolução do ciclo em cianobactérias Hugler e Sievert 2011, Annu. Rev. Mar. Sci :261 * vias de fixação de C ou: Ciclo de Calvin Benson - Bassham ciclo redutor da pentose fosfato

6 Fotossíntese oxigênica luz abundante na natureza reações luminosas (tilacóides) transformação de compostos simples em complexos utilizando a energia luminosa ciclo de açúcares reações de fixação de carbono (C 2 ) (citoplasma)

7 Cadeia transportadora de elétrons na membrana do tilacóide: Acaryochloris membrana do tilacóide

8 1a. reação do Ciclo de Calvin Reação de carboxilação: P H H P ribulose-1,5 1,5-bisfosfato (pentose) enzima: RUBISC* C 2 H 2 G o = -51 kj/mol H - P H - P P = P moléculas de 3-fosfoglicerato 3 (2 trioses) RUBISC é a enzima mais abundante no planeta. Quase toda a vida na terra depende da fixação de C por esta enzima. *Ribulose-1,5 1,5-bisfosfato carboxilase/oxigenase

9 proteínas polissacarídeos gorduras e lipídios amino ácidos monosacarídeos ácidos graxos glicerol C fixado é armazenado na forma de: polissacarídeos proteínas ácidos graxos pirivato acetil-coa ciclo de Krebs geração de: poder redutor ATP 2 * *respiração

10 CIANBACTÉRIAS formação do Sistema Solar: 4,5 bilhões de anos primeiros microorganismos 3,7 bilhões de anos. wordpress.com/2008/03/07/str omatolites-are-our-parents-ifyou-believe-that-sort-of-thing/ stromatolitos primeiras cianobactérias 3,2 bilhões de anos responsáveis pelo enriquecimento da atmosfera com 2

11 Colonizam todo tipo de ambiente água doce inclusive ambientes extremos! geiser Sapphire, Nova Zelândia ojects.html mar w-cyanobacteria pictures.htm kl.de/fb- Biologie/Botanik/bsc_ antarktis.htm sedimento rochas solos

12 Como reconhece-las Nostoc ience/current_research/australia n_freshwater_algae2/algpic/cyan obacteria?sq_design_name =printer_friendly uk.org.uk/mag/indexmag.html? toc.html Nostoc scillatoria

13 Diversidade morfológica

14 Diversidade morfológica células vegetativas fotossinteticamente ativas divisão celular ativa células especializadas formam-se a partir de células vegetativas heterocitos sítio de fixação de N 2 no. depende da disponibilidade de nutrientes no ambiente fotossinteticamente inativos contém cianoglobina (sequestra 2 ) divisão celular inativa tempo de vida limitado heterocitos acinetos formação induzida por estresse abiótico fotossinteticamente inativos capaz de sobre- viver a condições adversas (acúmulo de reservas) divisão celular induzida por ambiente favorável acinetos células vegetativas

15 filamentosas Diversidade morfológica unicelulares de vida livre/coloniais

16 Classificação segundo a taxonomia bacteriológica: (baseia-se na descrição de cultivos axênicos) Seção I: Chroococales - cocóides que se multiplicam por divisão binária; Seção II: Pleurocapsales - cocóides que se multiplicam por fissão múltipla; Seção III: scillatoriales - filamentos simples Seção IV: Nostocales - filamentos simples que possuem heterocitos e acinetos; Seção V: Stigonematales - filamentosas ramificadas que possuem heterocitos e acinetos. Classificação baseada na morfologia. Está em revisão! I II III IV V

17 Relação filogenética de cepas de cianobactérias deduzidas a partir de sequência de nucleotídeos. dos resultados se verifica que nem sempre a sistemática baseada na morfologia está de acordo com a baseada no sequenciamento de nucleotídeos!

18 Ultra-estrutura celular célula vegetativa membranas de tilacóides bainha de mucilagem parede celular ficobilissomas grânulos de glicogênio plasmalema PB corpos de polifosfato Ph carboxissomas R ribossomos G vacúolos gasosos D DNA SG ou CPG grânulos de cianoficina

19 Ultra-estrutura celular célula vegetativa bainha de mucilagem: não é formada por todos os gêneros formação também depende das características do ambiente protege as células contra dessecação contribui para o deslizamento/deslocamento das células parede celular: semelhante à de bactérias Gram negativas

20 Ultra-estrutura celular célula vegetativa Protoplasma DNA circular ribossomos membranas de tilacóides: aparato de captação de luz grânulos de glicogênio: polímero de glicose reserva de C para a célula grânulos de cianoficina: polímero de ác. aspártico e arginina reserva de N para a célula corpos de polifosfato reserva de P para a célula grânulos de ácido-b-hidroxibutírico: reserva de C para a célula

21 Ultra-estrutura celular célula vegetativa carboxissomos: estruturas com alta concentração de ribulose-1,5-bisfosfato (fixação de C durante a fotossíntese) vacúolos gasosos vesículas contendo gás, recobertas por proteína regulam a posição da célula na coluna d água nobacteria/cyanobacteria.htm

22 Ultra- estrutura celular células especializadas heterocito Células resistentes a condições adversas do ambiente parede celular espessa tilacóides com fotossistema inativo contém grânulos de cianoficina grânulos de cianoficina acineto células especializadas na fixação de N parede celular espessa sistema de membranas internas abrigam a nitrogenase ligados às células vegetativas através de poros

23 Diversidade metabólica Fotoautotróficos: organismos que crescem apenas na presença de luz em meio inorgânico Quimioheterotróficos facultativos: organismos capazes de viver em ambiente sem luz em meio contendo fonte de C orgânico ou fototróficamente na luz

24 Diversidade metabólica captação de luz Mg CH 3 pigmento principal: clorofila a pigmentos assessórios: carotenóides ficocianinas ficoeritrinas C H 3 C H 3 C H 3 C H 3 C H 3 C H 3 β - caroteno C H 3 C H 3 clorofila a alguns gêneros possuem também clorofila b H C C H 3 H C C H 3 H C C H 3 3 C H H 3 N N N N H H H H ficocianina C H 3 e (e.g., Prochlorococcus) contain Chl b, and Acaryochloris sp. are known to contain Chl

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26 Diversidade metabólica captação de luz Pigmento principal: clorofila a Pigmentos acessórios: ficoeritrina ficocianina carotenóides A presença de ficocianina e ficoeritrina permite a colonização de maiores profundidades.

27 Reprodução assexuada sexuada muitas cianobactérias são naturalmente competentes não foi relatada conjugação na natureza

28 Formas de vida vida livre vida associada Cycas plantas fungos animais vida livre tunicata líquem

29 Formas de vida vida associada a plantas * Cycas Associação com vários tipos de plantas Filos: Anthocerotophyta Pteridophyta (Azolla) Cycadophyta Antophyta (Gunnera) Associação com gêneros fixadores de N 2 (Nostoc*) Anthocerotophyta campo de arroz * * A cianobactéria troca compostos nitrogenados por abrigo e outros compostos com a planta. Azolla associação utilizada para aumentar a produtividade na agricultura e piscicultura. Gunnera

30 Formas de vida vida associada a animais tunicata frequentemente associadas a animais marinhos associação percebida através da busca de metabólitos secundários biologicamente ativos para a produção de fármacos esponjas a arquitetura da esponja permite que as espículas conduzam luz possibilitando a colonização de cianobactérias também no interior do seu corpo, ao redor das espículas (J. Exp. Mar. Biol Ecol, 2008, 367:61)?!

31 Formas de vida vida associada a fungos Peltula Leptogium Anema cerca de 8% dos líquens são associações entre fungos e cianobactérias organismos altamente resistentes a condições adversas de temperatura e disponibilidade de água sensíveis à poluição

32 Florações de Cianobactérias - não tóxicas - tóxicas o que são? Sua freqüência vem aumentando!! Prejuízos causados também!!!

33 Me HN CH N NH Cianotoxinas 3 S H hepatotoxinas NH H H H H NH HN NH 2 N NH HN NH + NH Z H N HN N N HN H P Me HN H N CH X CH 3 NH neurotoxinas divididas de acordo com os sintomas que provocam H 2 N H H NH RN NH HN N NH H β N-metilaminol-alanina H Toxinas potentes! (dl baixa) Estruturas bem caracterizadas Grande diversidade estrutural Métodos de análise descritos N B r M e H N H N H H dermatotoxinas H H

34 b-n-metilamino metilamino-l-alanina alanina toxina presente na maioria das cianobactérias investigadas neurotoxina presente na maioria das espécies de cianobactérias amino ácido modificado incorporado em proteínas bioacumula associada inicialmente à doença neuro degenerativa que acomete a população de Guam que se alimenta farinha feita de cicas além de morcegos que se alimentam de suas sementes. associada recentemente à doença de Alzheimer e à esclerose lateral amiotrófica

35 SITES PARA CNSULTA: filogenia dos seres vivos: cianobactérias: algas, inclusive cianobactérias: Para ir além: Govindjee e Shevala D. 2011, Frontiers in Plant Science, 2, artigo 28. Adventures with cyanobacteria: a personal perspective

36 Aplicações biotecnológicas - Spirulina biomassa óleos vitamina B pigmentos Spirulina - Azolla fixação de N 2

37 Vegetais inferiores algas eucarióticas grupo heterogêneo de organismos que têm em comum a capacidade de realizar fotossíntese com liberação de 2 produtores primários aplicações biotecnológicas (agaragar, alginato, biocombustível) podem formar florações tóxicas (ex: marés vermelhas) algas verdes já incorporadas no reino Plantae