ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA - USP

CURSO ENGENHARIA BIOQUÍMICA

DISCIPLINA MICROBIOLOGIA - 2015

AULA 1 - PROTEOBACTÉRIA

Profa. Dra. Bernadete de

Medeiros

RELAÇÃO EVOLUCIONARIA ENTRE OS

ORGANISMOS

TEORIA ENDOSSIMBIÓTICA - Lynn Margulis

Bactérias simbiontes Agrobacterium e Rhizobium

NA CELULA A MITOCONDRIA É UMA ORGANELA

AUTONOMA PORQUE POSSUI DNA E RIBOSSOMO

Nas bactérias a membrana citoplasmática é o

locus do transporte de elétrons e síntese de ATP

Bacillus megaterium e Nitrococcus

COLORAÇÃO DE GRAM.

MÉTODO IDEALIZADO POR

HANS CHRISTIAN GRAM

COLORAÇÃO DE GRAM

• 1884→O MÉDICO DINAMARQUÊS HANS CRISTIAN

GRAM ELABOROU UM MÉTODO DE COLORAÇÃO DE

CELULAS BACTERIANAS.

• DEFINIU A CLASSIFICAÇÃO DAS BACTÉRIAS EM DOIS

GRANDES GRUPOS DE ACORDO COM A CAPACIDADE

DA PAREDE CELULAR DA BACTERIA RETER UM DOS

CORANTES.

• AS BACTÉRIAS FORAM CLASSIFICADAS EM GRAM

POSITIVAS OU GRAM NEGATIVAS.

• ATUALMENTE É O MÉTODO MAIS UTILIZADO NA

BACTERIOLOGIA

• ATENÇÃO: AS MICOBACTÉRIAS NÃO SE CORAM PELO

MÉTODO DE GRAM.

COLORAÇÃO DE GRAM

BACTERIAS GRAM POSITIVAS OU

GRAM NEGATIVAS

PAREDES CELULAR DE BACTÉRIAS GRAM

POSITIVA E GRAM NEGATIVA

BIODIVERSIDADE DOS

MICRORGANISMOS NO

PLANETA TERRA

• Aproximadamente 5x1030 bactérias

aeróbias ou anaeróbias estão na Terra. A

sua origem data de 3,8 bilhões de anos.

• As bactérias podem viver em diferentes

ecossistemas da Terra como o solo, nos

oceanos, nas profundezas de rochas, no

gelo do Ártico, na água fervente dos

glêiseres,como as fontes hidrotermais

submarinas, na pele e mucosas do corpo

humano.

• A quantidade de bactérias aeróbias por

centímetro quadrado de pele humana é de 10

mil células. A relação entre número de células

bacterianas e do corpo humano é de dez para

um.

• O número de bactérias em uma colher de chá

de solo de jardim é cerca de 1 trilhão, com

aproximadamente 10 mil espécies diferentes.

• Atualmente, somente 0,1% dos microrganismos

do planeta tem sido classificados.

ESTROMATÓLITOS SÃO MASSAS MICROBIANAS

FOSSILIZADAS FORMADAS POR CAMADAS DE

PROCARIOTOS FILAMENTOSOS FORMANDO UM

SEDIMENTO COMPACTO.

CÂMARA DE ANAROBIOSE PARA CULTIVO

DE BACTÉRIAS ANAERÓBIAS.

FOTOSSÍNTESE

FOTOSSÍNTESE • Cornelius Van Niel postulou que a fotossíntese das

plantas e das bactérias são processos semelhantes. O que difere é o doador de hidrogênio para a assimilação redutora do dióxido de carbono:

• EQUAÇÃO GERAL DA FOTOSSÍNTESE

• 2 H2D + CO2 ----- (CH2O) + H2O + 2D

luz carboidrato

• fóton espectro da luz visível (400-700 nm)

• H2D simboliza o doador de hidrogênio que pode ser: sulfeto de hidrogênio, lactato ou água.

• D = a fórmula oxidada do doador de hidrogênio

FOTOSSÍNTESE NÃO-OXIGÊNICA

• não produz oxigênio molecular na conversão da energia luminosa em energia química.

• A fotossíntese começou nas bactérias anaeróbicas estritas que habitavam a terra há 3,0 bilhões de anos.

2 LACTATO + CO2 ----- (CH2O) + H2O + 2 PIRUVATO

luz carboidrato

• Bactérias verde não sulfurosas, como Rhodospirillum e Rhodopseudomonas o doador de hidrogênio é uma molécula orgânica: o ácido lático ou etanol.

2 H2S + CO2 ----- (CH2O) + H2O + 2S

luz carboidrato produção de enxofre

origem das minas de enxofre

H2S = Sulfeto de hidrogênio é um gás venenoso e mal cheiroso.

• Bactérias fototróficas verdes sulfurosas

• Fotossíntese na ausência do oxigênio (anaeróbios estritos)

• Gêneros: Chlorobium e Chromatium

• As bactérias podem excretar o S ou reter no citoplasma como enxofre basal. São classificadas como bactérias sulfurosas

•

FONTE HIDROTERMAL RICA EM ENXOFRE NO

PARQUE NACIONAL DE YELLOWSTONE

• FONTE TERMAL RICA EM

ENXOFRE CONTENDO UMA

DENSA POPULAÇÃO DE

Sulfolobus. A ACIDEZ DO

SISTEMA É DEVIDO A

OXIDAÇÃO DE H2S E S0 A

H2SO4

MINA DE ENXOFRE EM UBERABA - MG

FOTOSSÍNTESE COM PRODUÇÃO DE OXIGÊNIO

• H2O + CO2 ----- (CH2O) + O2

• luz carboidrato

• plantas superiores, algas e cianobactérias que contém clorofila a

• Fotólise da água.(quebra da molécula da água pela luz)

12H2O + 6CO2 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O + energia

( G0 = + 686 Kcal.mol )

TAXONOMIA É A ARTE DE

CLASSIFICAR

RNA ribossomal

• A árvore filogenética da vida é definida a

partir da comparação entre a sequência

dos nucleotídeos do RNA ribossomal.

• BACTÉRIA e ARCHAEA são compostos

por células procarióticas enquanto que

EUKARYA são eucariotos

TÉCNICAS UTILIZADAS PARA

ANÁLISE DO RNA ribossomal

FRAÇÃO 16S

TÉCNICAS APLICADAS PARA OBTENÇÃO DE

HOMOGENEIZADO CELULAR E SEPARAÇÃO POR

CENTRIFUGAÇÃO DAS ORGANELAS

Composição dos Ribossomos

das células procarioto

RNA DA MENOR SUBUNIDADE DO

RIBOSSOMO PROCARIOTO ( rRNA 16S )

DOMÍNIO Archaea

• Estas cores são devidas à existência de

biofilmes de bactérias hipertermófílas. A

área em azul contém água a 980C e as

regiões que vão do verde ao laranja são

onde crescem as bactérias.

PROSPECÇÃO DA ARCHAEA

• MICROBIÓLOGOS COLETANDO AMOSTRAS PARA

ISOLAR ARCHAEA

• AMOSTRAS DA FONTE HIDROTERMAL NO PARQUE

YELLOWSTONE E DO GELO DO MAR ANTÁRTICO.

PRESENÇA DE ARCHAEA OU EXTREMOPHILES

EM DIFERENTES AMBIENTES

• HALÓFILOS DE SALINAS • HIPERTERMÓFILOS ISOLADOS DE SALINAS E DOS

RESÍDUOS ORIGINADOS DA EVAPORAÇÃO DAS

FONTES TERMAIS.

ARVORE FILOGENÉTICA DAS

PRINCIPAIS LINHAGENS DE BACTÉRIA

PROTEOBACTERIA

CARACTERÍSTICAS DAS PROTEOBACTÉRIAS

• Com base na sequência dos genes dos RNAr

fração 16s, as Proteobactérias estão divididas em

cinco classes; alpha, beta, gamma, delta e épsilon

Proteobactérias.

• São de interesse nas áreas de saúde,

biotecnologia e agrícola.

FILOGENIA DAS PROTEOBACTÉRIAS

Características das Proteobactéria 1

• É o maior Phylum do domínio Bactéria com 384

gêneros e 1 300 espécies.

• Todas as bactérias são GRAM-NEGATIVAS.

• Quanto aos mecanismos de obtenção de

energia são quimiolitotróficos, fototróficos e

quimiorganotróficos.

• Quanto a fisiologia são anaeróbio, microaerófilo

e anaeróbio facultativo.

• As células apresentam morfologia de cocos,

bacilo, espirilo e bactérias apendiculadas.

Arranjos das células com a forma de cocos e bacilos

Opções metabólicas para obtenção de energia

das proteobactérias.

Mecanismos quimiolitotróficos, fototróficos e

quimiorganotróficos

PROCARIOTOS

QUIMIOLITOTRÓFICOS.

MANUAL DE BERGEY DE

SISTEMÁTICA DE BACTÉRIA

PROPORCIONA

INFORMAÇÕES PARA

IDENTIFICAR E CLASSIFICAR

AS BACTÉRIAS

Bergey´s Manual of Systematic Bacteriology

Manual de Bergey e os Procariotos

• O Manual de Bergey descreve as principais

propriedades taxionômicas dos procariotos

BACTERIA E ARCHAEA

• Com informações quanto a sequência do RNA

ribossomal e da taxonomia clássica.

• O conjunto das duas publicações oferecem aos

microbiologistas os fundamentos, os detalhes

da taxonomia e da filogenia microbianas.

• As duas publicações são referências para

taxonomistas na caracterização de novas

linhagens de procariótos isolados.

Relação filogenética das α-proteobacteria.

Com destaque a Agrobacterium

β-proteobacteria Nitrosomonas eThiobacillus

Reação quimiolitotróficas de algumas β-

proteobacteria: Nitrosomonas e Thiobacillus

Proteobacteria e Corrosão microbiana

As bactérias do gênero Thiobacillus oxida o enxofre a sulfato e como

consequência há produção de ácido sulfúrico, que funciona como agente

corrosivo.

Algumas bactérias metabolizam sulfetos solúveis quando a concentração

de H2S é inferior a 200 ppm. Essas bactérias convertem sulfatos (SO42-) para

sulfetos (S2-) e sulfetos para enxofre (S) (GENTIL, 2007).

As principais espécies envolvidas no processo de oxidação do enxofre

são Thiobacillus ferrooxidans, Thiobacillus thioparus, Thiobacillus thiooxidans, e

Thiobacillus concretivorus.

São bactérias aeróbias e autotróficas e obtém energia da oxidação de

compostos inorgânicos:

2 S + 3 O2 + 2 H2O 2 H2SO4

No caso de utilizar o gás sulfídrico ou ácido sulfídrico, tem-se:

2 H2S + 2 O2 H2S2O3 + H2O

5 H2S2O3 + 4 O2 + H2O 6 H2SO4 + 4 S

Biolixiviação de ouro

Lixiviação de minério com baixo concentração de ouro

LIXIVIAÇÃO BACTERIANA DE MINERAIS

γ- proteobácteria

Chromatium, Eschericia, Xantomonas,

Pseudomonas

Sistema membranoso de γ-proteobacteria

fototrófico Ectothiorhodospira

γ- proteobacteria

Carcterísticas de alguns generos do

grupo γ-proteobacteria

γ- proteobácteria: gênero Pseudomonas

pigmento: pyocyanea

γ- proteobacteria: Chromatium

γ- proteobácteria: Chromatium

γ- proteobacteria: Chromatium