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Aula 02- Classificação dos Microrganismos 1 rschwan@ufla.br 2 SISTEMÁTICA Ramo da Biologia que descreve, analisa e interpreta a diversidade biológica dos seres vivos, do presente e do passado, e as relações entre eles ao longo do tempo. Representadas por dendogramas (cladogramas, fenogramas, árvores filogenéticas, entre outros) Fenética Estudo das relações com base na similaridade 3 Cladística Estudo das relações evolutivas entre os grupos 4 Taxonomia 5 É a ciência e a prática de classificar as coisas Biologia: ciência dedicada a definir e nomear grupos biológicos com base em características compartilhadas. Microrganismos são agrupados e ranqueados de forma hierárquica. Classificação: agrupamento de organismos baseada em relações evolutivas hipotéticas. Análise filogenética: definição do relacionamento evolutivo entre indivíduos ou grupos de espécies, baseada em estudos taxonômicos. Taxonomia Organiza, classifica e nomeia organismos; Sistema formal sugerido por Carl von Linné (1701- 1778); Identificação e classificação de organismos de acordo com critérios específicos; Cada organismo classificado dentro de um Sistema. Nomenclatura binominal: cada espécie é formado por duas palavras (nome do gênero e um adjetivo que qualifica gênero). 6 7 8 9 10 11 12 Ernest Haeckel (1865) proposta para incluir os organismos sem núcleo (bactérias) e alguns organismos nucleados (protozoários, algas e fungos)→ discordâncias 13 3 Reinos 14 Ernest Haeckel (1865) 15 ➢1937 – Edward Chatton: introduziu o termo procarioto para distinguir células que não possuem núcleo das células nucleadas de plantas e animais; ➢1961 – Roger Stanier: apresentou a definição atual de procariotos: ➢ células cujo material nuclear não é envolto por uma membrana nuclear 16 17 18 Dois Domínios Cinco Reinos Robert Harding Whittaker (1969) fungos pela primeira vez em um reino – 1969. Robert Harding Whittaker (1969) As bases do sistema de Whittaker: ➢A maneira pela qual o organismo se alimenta: fotossíntese, absorção, ingestão ➢Organização celular: eucarioto/procarioto; presença/ausência de parede celular 19 20 21 22 Evidências a favor da Teoria Endossimbiótica 23 Os Três Domínios – Carl R. Woese (1928- 2012) • Propôs elevar os três tipos de células (eucarioto e dois tipos distintos de procariotos) para um nível acima de Reino → Domínio • Os três diferentes Domínios são diferenciados quanto às diferenças nas sequências de nucleotídeos do rRNA, na estrutura da membrana lipídica, nas moléculas de tRNA e sensibilidade a antibióticos. • O primeiro a reconhecer o rRNA como uma ferramenta útil na construção de relações filogenéticas. 25 26 Estrutura secundária do rRNA de representantes dos 3 domínios Bacteria Archaea Eukarya 28 29 30 31 32 33 34 35 Thomas Cavalier-Smith Quantos Reinos? 5, 6, 8, 9, 14, 19?? 1981, Cavalier-Smith dividiu o dominio Eukaryota em NOVE Reinos. 1993, reduziu para SEIS. Eubacteria e Archaebacteria como Reinos, então = OITO Reinos: Plantae, Animalia, Protozoa, Fungi, Eubacteria, Archaebacteria, Chromista, and Archezoa Nem todos taxonomistas concordaram. Thomas Cavalier-Smith Império Prokaryota Reino Bacteria Império Eukaryota Reinos: Protozoa Animalia Fungi Plantae Chromista/Straminipila 37 Eubacteria Archaebacteria 2015: 7 reinos → Archea, Bacteria, Protozoa, Chromista, Fungi, Plantae e Animalia. Sistema Autor Baseado em 2 Reinos Linnaeus Parede celular 3 Reinos Ernst Haeckel Nível celular 4 Reinos Coopeland Compartimentalização das organelas celulares 5 Reinos R.H. Whittaker Tipo de célula, parede celular, modo de nutrição, motilidade 3 Domínios Carl Woese 16S RNA gene 2 super-reinos e 7 Reinos Cavalier-Smith Metodologia polifásica Conclusões Sistema Exemplo Baseado em: Artificial Linnaeus Caracteres visíveis e expressos Natural Bentham and Hooker similaridades naturais Quimiotaxonomia John Vaughan Características bioquímicas Polifásica Carl Woese and Cavalier -Smith Características bioquímicas, fisiológicas e genéticas Conclusões • Milhares de espécies novas ainda precisam ser descritas corretamente Algas e Protozoários Domínio Eukarya • Filogenia baseada no sequenciamento do rRNA Protistas • Organismos agrupados de acordo com suas similaridades gerais. • O reino Protista agrupa organismos eucariontes, unicelulares ou pluricelulares, autótrofos e heterótrofos. • Neste reino se colocam as algas que são protistas autótrofos (fotossintetizantes), e os protozoários são protistas heterótrofos (exceções). Protistas -Grupo polifilético – Não apresentam um ancestral comum mais recente para todos os seus representantes. - A grande maioria é móvel; - Quimioheterotróficos ou Fotoautotróficos; - Aeróbios ou anaeróbios; - Habitam a água doce (vacúolo contrátil) ou salgada e o solo; -Alguns fazem parte da microbiota normal de alguns animais. 43 Tortora, pg. 331 Trofozoitos: estágio ativo de crescimento e alimentação; Cisto: “dormente”, condições desfavoráveis. 45 Protozoários • A classificação dos protozoários baseia-se fundamentalmente nos tipos de reprodução e de organelas locomotoras; • Os protozoários são um grupo grande e diverso e são divididos em diferentes filos. • Classificação das espécies de protozoários em filos são baseadas no sequenciamento do rRNA, divididos em diferentes filos. 46 1) Diplomonadídeos e Parabasalídeos • Protistas unicelulares, flagelados e desprovidos (ou poucas) de mitocôndrias e cloroplastos; • Vivem em ambientes anóxicos – intestinos de animais (simbiose ou parasitas), empregando a fermentação para geração de energia; • A maioria apresenta dois ou mais flagelos; Giardia intestinalis é encontrado no intestino delgado de humanos e outros mamíferos, sendo excretado nas fezes e sobrevive no ambiente até 2 meses; Causa a giardíase. 2 núcleos de mesmo tamanho. O T. vaginalis é encontrado na vagina e no trato urinário masculino. Causa Tricomoníase (DST); Diplomonadídeos Parabasalídeos 2) EUGLENOZOÁRIOS • Grupo diverso de eucariotos unicelulares flagelados. • Quimiorganotróficos (Parasitas ou de vida livre); • Outros são fototróficos; • Dois grupos: • 2.1 Cinetoplastídeos • 2.2 Euglenídeos 2.1 Cinetoplastídeos • São parasitas sanguíneos transmitidos através das picadas de insetos hematófagos e são encontrados no sistema circulatório do hospedeiro picado; • 1 flagelo; • O gênero Trypanosoma inclui a espécie que causa a doença do sono africana que é transmitida pela mosca tsé-tsé; • T. cruzi é o agente causador da doença de Chagas, é transmitido pelo barbeiro. Exemplos • Trypanossoma brucei – doença do sono africana. • Parasita vive e cresce na corrente sanguínea; • Sintomas: sonolência, dor de cabeça, febre, sudorese, tremores, dores nas articulações e nos músculos; • Estágios avançados – sistema nervos central – inflamação do cérebro e da medula espinhal. • Trypanossoma cruzi- doença de chagas • Estágios avançados • Inflamação do coração • Inflamação das camadas de proteção do cérebro (meningite) e inflamação do cérebro (encefalite). - Parasita vive e cresce na corrente sanguínea de humanos infectados Exemplos - Unicelulares e flageladas (um flagelo na extremidade frontal); - Apresentam cloroplastos e fazem fotossíntese ou podem ingerir partículas; - Possuem uma membrana plasmática semi-rígida (película); Não possuem parede celular; - Euglena sp. - euglenídeo típico →Na ausência de luz, perdem seus cloroplastos, tornando-se organismos totalmente heterotróficos; → Ingerem material orgânico através do citóstoma. 2.2) Euglenídeos 54 55 3) Cílios - 2 núcleos = Macro → regulam crescimento e alimentação; Micro → reprodução sexuada; 56 Motilidade; Direcionam partículas de alimentos para a “boca” Exemplos: Anaeróbios obrigatórios: rúmen → papel benéficos nos processosdigestivos e fermentativo do animal; Balantidium coli → Parasita de humanos e animais domésticos → disenteria; Paramecium – vida livre. CILIADOS auxiliar na defesa e captura de suas presas 58 59 Dinoflagelados Marés vermelhas (Gonyaulax) são pigmentos de cor vermelha deste organismo, pode formar-se em águas costeiras quentes e tipicamente poluídas. A toxicidade resulta de uma neurotoxina que pode causar uma doença chamada envenenamento por marisco paralítico em humanos e alguns animais marinhos, como lontras marinhas. Os sintomas incluem dormência dos lábios, tontura e dificuldade para respirar; em casos graves, a morte pode resultar de insuficiência respiratória. Apicomplexa - Parasitas obrigatórios; - Unicelulares; - Fazem absorção de alimento pela membrana citoplasmática; - Formadores de esporos; - Não possuem flagelo. 61 Apicomplexa - Exemplos: 1) Plasmodium → causador da malária (uma das principais doenças de humanos em países em desenvolvimento) – ciclo 48 horas; 2) Toxoplasma gondii (toxoplasmose); 3) Coccídeos : Eimeria e Isospora - infectam aves e outros animais domésticos 62 63 64 4) Diatomáceas - Unicelulares e fototróficos; - Parede celular complexa e resistente, composta de sílica, proteínas e polissacarídeos. - Frústula→ estrutura externa formada pela parede, que permanece depois da morte da célula. - Produzem ácido domóico- tóxico para aves e humanos quando se alimentam de mexilhões. -Indicadoras de qualidade de água. 65 - 1987 no Canadá foi o primeiro relato de epidemia de uma doença neurológica causada pela ingestão de mexilhões que haviam se alimentado de Diatomáceas • Muitas diatomáceas flutuam nos mares e lagos, representando parcela importante do fitoplâncton; • Bentônicas: ocupam a superfície de interface entre o substrato sedimentar e a água no fundo oceânico; • Podem reproduzir-se sexuada ou assexuadamente; • Terra diatomácea. Oomicetos • Bolores aquáticos; • Previamente agrupados com os fungos; • Crescimento filamentoso; • Presença de hifas não septadas (cenocíticas); • Filogeneticamente, no entanto, os oomicetos encontram-se distantes dos fungos; • Diferem dos fungos – por possuírem parede celular de celulose e células flageladas; • Além disso possuem fase diploide dominante. 67 Impacto • Phytophthora infestans: provoca a doença chamada requeima da batata. http://www.grupocultivar.com.br/ativemanager/uploads/arquivos/artigos/hf29_disseminador.pdf Algas douradas - Também denominadas crisófilas; - Organismos unicelulares fototróficos, marinhos ou de água doce; - Algumas espécies são quimiorganotróficas – absorção ou fagocitose; 69 - A maioria é unicelular com dois flagelos de comprimento desigual. Dinobryon - Coloração marrom-dourada – carotenoide de coloração marrom fucoxantina (clorofila c); Algas marrons - Macroscópicas; - Encontradas em águas costeiras; - Ótima taxa de crescimento(20cm/dia); - Clorofilas a e c em conjunto com o pigmento fucoxantina, xantofilas e carotenos; - Algina (espessante utilizado em sorvete, produção de pneus e cremes) é extraído a partir da parede celular destas algas; - Laminaria japonica é utilizada para induzir a dilatação antes de procedimentos cirúrgicos no útero. 70 http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.shoppingitaguacu.com.br/images/stories/praca-foto-011.jpg&imgrefurl=http://www.shoppingitaguacu.com.br/index2.php?option=content&task=view&id=805&pop=1&page=5&usg=__izwp2A_DBe_zM5O6VtXIGMES_s0=&h=300&w=400&sz=73&hl=pt-BR&start=11&tbnid=Ow_PQ4rKUaUuIM:&tbnh=93&tbnw=124&prev=/images?q=sorvetes&gbv=2&hl=pt-BR 71 5) 6) Amoebozoários • Grupo diverso de protistas terrestres e aquáticos; • Pseudópodes lobulares para movimentação e nutrição. Principais grupos: Amebas Bolores limosos Amebas - gymnamoebas 73 - Protistas de vida livre de ambientes aquáticos e solo; - Pseudópodes - deslocar-se por movimentos ameboides; - Alimentam-se por fagocitose – de bactérias ou outros protistas e matérias orgânicos. - Ex.: Amoeba – gênero mais comum de água doce Amebas - Entamoebas Entamoeba histolytica - Única ameba patogênica encontrada no intestino humano; - Agente causador da disenteria amebiana; - Transmissão entre humanos: ingestão de cistos a partir da contaminação fecal de água, alimentos, utensílios. 74 - Movem-se utilizando pseudópodes; - Parasitas de vertebrados e invertebrados (cavidade oral ou trato intestinal de animais); Bolores limosos • Originalmente agrupados com os fungos, pois realizam um ciclo de vida similar e produzem corpos de frutificação com esporos para sua dispersão; • Contudo, se assemelham aos protistas pois são móveis; • A análise filogenética posiciona os bolores limosos no grupo dos amoebozoários; 75 - Porém, de acordo com Deacon, 2005 (em Fungal Biology), estes ainda são considerados fungos no seu sentido mais amplo. vídeo 76 •Phytomonas Protozoários de interesse agrícola Amarelecimento e podridão do açaizeiro Protozoários no rúmen • Degradam a celulose 80 81 Habitats • Predominantemente marinhos e de água doce com o plâncton. • Podem ser encontradas no solo. Algas vermelhas - Rodophyta - Realizam a fotossíntese; - Uni ou multicelulares (algumas macroscópicas). - Hábitats marinhos, porém algumas espécies em água doce e ambiente terrestre; - Apresentam clorofila a; - Cloroplastos desprovidos de clorofila b; - Carragenina: estabilizante em gelatinas, bolos e sorvetes. 84 - A maioria é multicelular e desprovidas de flagelos; - Muitas tem morfologia filamentosa; - Algumas são utilizadas como fonte de ágar; - Algumas são unicelulares – Cyanidium – vivem em fontes termais ácidas, em temperaturas de 35ºC a 56º C e em valores de pH de 0,5 a 4,0. 85 - Ficoeritrina um pigmento acessório que complementa o espectro de absorção de outros pigmentos; - Em maiores profundidades – menor penetração da luz – maior concentração de ficoeritrina – espécies com coloração vermelha escura; Algas vermelhas - Rodophyta Algas verdes - Possuem parede celular composta por celulose, possuem clorofilas α e b e estocam amido assim como as plantas; - Estritamente relacionadas com as plantas; - Carofíceas - mais estritamente relacionadas às plantas terrestres - Clorófitas • Podem ser uni ou multicelulares; • Filamentosas (espuma verde nas lagoas). 86 87 Algas verdes 88 Potencial econômico: cultivo de microalgas • Uso na indústria; • Alimentação; • Biocombustíveis. (Ex:Spirulina) Dissertação: Aplicação de Algas na Indústria Alimentar e Farmacêutica. Juliana Azevedo Fonseca, 2016. http://economia.uol.com.br/agronegocio/noticias/re dacao/2013/09/27/usadas-na-producao-de-cerveja- algas-sao-cultivadas-no-nordeste- brasileiro.htm#fotoNav=3 Carragena→ clarificação de cervejas; Ágar → consistência de corte aos doces. Até a próxima aula 92