Post on 10-Nov-2018
Cianobactérias
Universidade Estadual do Norte FluminenseCentro de Biociências e Biotecnologia
Laboratório de Biotecnologia
Disciplina: Biologia dos Vegetais InferioresCoordenadora: Dra. Denise Dagnino
� 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
• 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.
• 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.
� Organização Celular
As bactérias podem ser divididas em dois grupos:
Gram positivas
Gram negativas
bainha de mucilagem
plasmalema
ficobilissomas
grânulos de glicogênio
parede celular
PB – corpos de polifosfatoPh – carboxissomasR – ribossomosG – vacúolos gasososD – DNASG – grânulos de cianoficina
� 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.
� 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 CO2).
•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.
� Células especializadas de cianobactérias
• HETEROCITOS e ACINETOS
• Nos heterocitos ocorre a fixação de N2.
• 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.
H
A
Filamento de Cylindrocarpon
com heterocito e acineto
Filamento de Anabaena com heterocito e acineto
� 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 109).
• As cianobactérias foram os primeiros organismos responsáveis pela transformação da atmosfera da terra de redutora para oxidante (anaeróbica para aeróbica).
Classificação Botânica X Classificação Bacteriológica
Ecólogos – Classificação junto com algas eucarióticas.
Biologistas moleculares – de acordo com a classificação de bactérias por microbiologistas.
• 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.
� Taxonomia de Cianobactérias
Seção I: Seção II:
• 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 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:
� 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.
� 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.
� 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 N2 (contribuem para fertilidade do solo e da água).- Importantes produtores primários.
� 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 emcorpos d´água; podem afetar o gosto da água tratada; representamriscos à saúde.
� Cianotoxinas
• O aumento da freqüência de florações produzido porcianobactérias tem chamado a atenção das autoridades.
• Cianotoxinas são compostos tóxicos produzidos porcianobactérias.
• A classificação das toxinas baseia-se no seu efeito em vertebrados; elas são divididas em: hepatotoxinas, neurotoxinas e dermatotoxinas.
� 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.