Vegetais Criptogâmicos cyanobacteria

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CianobactCianobactéériaria
A PRIMEIRA A PRIMEIRA 
ALGA!!!!!ALGA!!!!!
http://www.unirio.br/labiotal/
Disciplina / Vegetais Criptogâmicos
Guia prático da disciplina
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„„ BactBactéérias fotossintetizantes prias fotossintetizantes púúrpuras e rpuras e 
verdes, verdes, áávidas por hidrogênio, vidas por hidrogênio, 
utilizavam como fontes desta matutilizavam como fontes desta matééria ria 
prima molprima molééculas com ligaculas com ligaçções fracas ões fracas 
como o hidrogênio gasoso (Hcomo o hidrogênio gasoso (H22), o ), o 
sulfeto de hidrogênio (Hsulfeto de hidrogênio (H22S) ou S) ou 
molmolééculas orgânicas (CHculas orgânicas (CH22O).O).
H2S
Rhodospirillum Chlorobium HeliobacteriumChloroflexus
„„ A forte ligaA forte ligaçção entre hidrogênio e ão entre hidrogênio e 
oxigênio na moloxigênio na moléécula de cula de óóxido de xido de 
hidrogênio (Hhidrogênio (H22O) sO) sóó foi rompida foi rompida 
quando quando sulfobactsulfobactéériasrias mutantes mutantes 
duplicaram a cadeia transportadora duplicaram a cadeia transportadora 
de elde eléétrons e criaram um segundo trons e criaram um segundo 
centro de reacentro de reaçção.ão.
„„ Esse segundo centro de reaEsse segundo centro de reaçção ão 
absorvia a energia luminosa em absorvia a energia luminosa em 
comprimentos de onda mais comprimentos de onda mais 
curtos, sendo capaz assim de curtos, sendo capaz assim de 
decompor a moldecompor a moléécula da cula da áágua em gua em 
hidrogênio e oxigênio.hidrogênio e oxigênio.
Surgiam as CIANOBACTSurgiam as CIANOBACTÉÉRIASRIAS
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EstromatEstromatóólitoslitos
„„ Cerca de 3.5 bilhões de anosCerca de 3.5 bilhões de anos
„„ Formaram os Formaram os estromatestromatóólitoslitos
„„ Rochas formadas pela deposiRochas formadas pela deposiçção de ão de 
carbonatos, sedimentos com carbonatos, sedimentos com 
camadas de camadas de cianobactcianobactéériasrias e outras e outras 
algas. algas. 
„„ Foram dominantes durante o Foram dominantes durante o 
ProterozProterozóóicoico –– Idade das Idade das 
BactBactéérias (2.5 rias (2.5 b.a.b.a. –– 750 m.a.) 750 m.a.) 
„„ ApApóós esta era houve o s esta era houve o 
predompredomíínio dos organismos nio dos organismos 
multicelularesmulticelulares
„„ CianobactCianobactéériasrias foram as foram as 
primeiras algas!primeiras algas!
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Myxococcoides minor
Palaeolyngbya
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CyanobacteriaCyanobacteria, , 
ChloroxybacteriaChloroxybacteria, , CyanophytaCyanophyta
ouou algasalgas azuisazuis sãosão importantesimportantes
porpor muitasmuitas razõesrazões
1) Primeiros organismos a apresentarem 1) Primeiros organismos a apresentarem 
dois dois fotossistemasfotossistemas e a produzir mate a produzir matééria ria 
orgânica com a liberaorgânica com a liberaçção de Oão de O2;2;
ÆÆMuito importante para a formaMuito importante para a formaçção da ão da 
atmosfera atmosfera oxidativaoxidativa do planetado planeta..
!!!
ImportânciaImportância
2) Muitas esp2) Muitas espééciescies –– convertem o nitrogênio convertem o nitrogênio 
atmosfatmosféérico em formas usrico em formas usááveis quando este veis quando este 
recurso não estrecurso não estáá dispondisponíível.vel.
O Nitrogênio atmosfO Nitrogênio atmosféérico (Nrico (N22) ) éé uma forma não uma forma não 
viviáável vel àà utilizautilizaçção para maioria dos organismos ão para maioria dos organismos 
vivos, pois a quebra da tripla ligavivos, pois a quebra da tripla ligaçção ão (N(N NN))
éé muito difmuito difíícilcil
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ImportânciaImportância
3) Os cloroplastos das algas eucari3) Os cloroplastos das algas eucarióóticas e plantas ticas e plantas 
terrestres são descendentes das terrestres são descendentes das cianobactcianobactéériasrias
4) Importante fonte de substâncias testadas 4) Importante fonte de substâncias testadas 
contra HIV, Herpes simplex, contra HIV, Herpes simplex, antifungoantifungo e e 
antitumoralantitumoral. . 
5)Por5)Poréém, são perigosas quando formam floram, são perigosas quando formam floraçções ões 
(=(=BloomBloom; crescimento exagerado de uma ; crescimento exagerado de uma 
populapopulaçção) em ão) em ááguas de reservatguas de reservatóórios para o rios para o 
consumo humano.consumo humano.
CianobactCianobactéériaria
-- Divisão Divisão CyanophytaCyanophyta
-- CianobactCianobactéériasrias em inglês em inglês BlueBlue GreenGreen
-- CianoCiano = = azulazul
-- BactBactééria = reconhecimento de que elas ria = reconhecimento de que elas 
são mais relacionadas filogeneticamente a são mais relacionadas filogeneticamente a 
outras bactoutras bactéérias não fotossintetizantes do rias não fotossintetizantes do 
que aos demais grupos de algas (todas as que aos demais grupos de algas (todas as 
demais são eucaridemais são eucarióóticas)ticas)
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Procariontes X Eucariontes
Sem membrana nuclear e 
organelas complexas –
Cloroplasto, mitocôndria, e 
retículo endoplasmático.
Distinção entre Cloroplasto, 
núcleo delimitado por 
membrana e demais organelas 
membranosas.
Esquema de Célula eucarionte
Esquema de Célula procarionte
OndeOnde ocorremocorrem as as CianobactCianobactéériasrias
-- Organismos microscOrganismos microscóópicos picos 
-- Podem ser encontradas nos ambientes:Podem ser encontradas nos ambientes:
-- TERRESTRETERRESTRE: sobre : sobre áárvores, no solo, rvores, no solo, epilepilííticasticas, , 
endolendolííticas, em associaticas, em associaçções biolões biolóógicas;gicas;
-- MARINHOMARINHO: ep: epíífita em outras algas, nos sedimentos, fita em outras algas, nos sedimentos, 
planctônica, em associaplanctônica, em associaçções biolões biolóógicas;gicas;
-- DULCDULCÍÍCOLACOLA: sedimentos, em rios e lagoas, : sedimentos, em rios e lagoas, 
-- Em ambientes extremos: Em ambientes extremos: ááguas guas áácidas ou bcidas ou báásicas e sicas e 
fontes termais.fontes termais.
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CaracterCaracteríísticas sticas dasdas cianobactcianobactéériasrias
„„ Pigmentos Pigmentos –– ChlChl aa, , ficobiliproteficobiliproteíínasnas
„„ FicoeritrinaFicoeritrina
„„ FicocianinaFicocianina
„„ AloficocianinaAloficocianina
„„ CarotenCarotenóóides ides –– ββ-- caroteno, caroteno, mixoxantofilamixoxantofila
Fornecem a coloração Verde-
azulada “bluegreen”
Material de reserva –
amido das cianofíceas 
(glicogênio)
- Grânulos de cianoficina
- Grânulos de polifosfato
- Carboxissomos Ficoeritrina
Ficocianina
Aloficocianina
1414
1313
1212
1111N
1515
1010
99
88
77
66
N
55
4433
22
11 N
2020
1919
1818
1717 1616
N
7171
8181
8282
3131
3232
2121
H
171171 H
172172
C 173173O
O
P1P1
P2P2
P3P3
P7P7 P11P11 P15P15
P16P16
P31P31
H3C
P71P71
H H3C
P111P111
H
P151P151
132132 131131
H
COOCH3
O
121121
Mg
A B
CD
E
Clorofila b
Clorofila a
Anel porfirínico
Fitol
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Parede celular com mureína (= peptideoglicano –
gram-negativo), aminoácidos
Gram positiva
Peptideoglicano
Membrana plasmática
Gram negativa
Peptideoglicano
Membrana 
plasmática
Lipopolisacarídeos
e proteínas
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Esquema de uma cEsquema de uma céélula de lula de cianobactcianobactéériaria
Parede celular
Plasmalema
Ficobilissomos
Tilacóides
Vesícula
de gás
Corpos 
poliédricos
DNA
Grânulo estrutural
(cianoficina)
Ribossomos
Bainha
Asparagina e Arginina
Carboxissomos
Volutina
Grânulos de 
polifosfato
„„MorfologiaMorfologia
Nostoc
OscillatoriaMerismopedia
Scytonema
Gloeocapsa
Spirulina
Chroococus
Cylindrospermum
Formas de crescimento –
unicelulares, 
agregados celulares, filamentosos.
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TricomaTricoma = fileira de c= fileira de céélulaslulas
Bainha de Mucilagem – camada de mucilagem 
externa a parede celular
} Filamento
FilamentosasFilamentosas
FilamentosasFilamentosas
„„ uniseriadasuniseriadas em fileira simplesemfileira simples
„„ multiseriadamultiseriada –– sem ramificasem ramificaçção verdadeira ão verdadeira 
quando existe mais de um quando existe mais de um tricomatricoma envolto envolto 
pela bainhapela bainha
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Bainha de 
Mucilagem –
protege as 
células da 
dessecação
MovimentoMovimento
„„ Não hNão háá flagelos ou estruturas especiais flagelos ou estruturas especiais 
para realizar movimentopara realizar movimento
A)A) ExcreExcreçção de mucilagem ão de mucilagem –– propulsão, propulsão, 
deslizamentodeslizamento
B)B) Movimento helicoidal Movimento helicoidal –– movimentos movimentos 
fibrilares em ondas produzindo contrafibrilares em ondas produzindo contraççãoão
Spirulina
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Reprodução
Divisão binária simples
„„ ReproduReproduççãoão –– AssexualAssexual (Hormogônios, (Hormogônios, 
acinetos, exacinetos, exóósporos e endsporos e endóósporos). sporos). 
„„ RecombinaRecombinaçção genão genéética foi documentada mas os tica foi documentada mas os 
mecanismos ainda não estão bem estabelecidos.mecanismos ainda não estão bem estabelecidos.
Se as divisões celulares ocorrerem 
rapidamente são produzidos nanócitos. 
Aphanothece caldariorum
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Cyanocystis xenococcoides
Se os protoplastos aumentam de 
volume dentro da bainha de 
mucilagem e então cada um 
divide-se em inúmeras células 
filhas formam-se endósporos. 
Se as divisões sucessivas se dão a partir 
de uma “célula mãe” posicionada no ápice, 
de forma que os esporos móveis assim 
formados ganhem liberdade, denominam-
se exósporos.
Chamaesiphon curvatus
ReproduReproduççãoão
HormogônioHormogônio –– pequenos pequenos 
pedapedaçços do os do tricomatricoma
que se destacam do que se destacam do 
filamento. filamento. 
AcinetoAcineto –– CCéélula de resistência de paredes espessaslula de resistência de paredes espessas
A - acineto
H
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micrografia Eletrônica 
de um Acineto
FixaFixaçção de Nitrogênioão de Nitrogênio
„„ Dentre os organismos fotossintetizantes Dentre os organismos fotossintetizantes 
apenas apenas cianobactcianobactéériasrias conseguem fixar conseguem fixar 
Nitrogênio atmosfNitrogênio atmosféérico.rico.
„„ A A nitrogenasenitrogenase (enzima envolvida na fixa(enzima envolvida na fixaçção ão 
do nitrogênio) fica INATIVADA na presendo nitrogênio) fica INATIVADA na presençça a 
de Ode O22..
„„ Duas estratDuas estratéégias para separar a gias para separar a nitrogenasenitrogenase
do Odo O22
™™ Temporal Temporal –– fixafixaçção de Não de N22 sem a presensem a presençça de luza de luz
™™ Espacial Espacial –– formaformaçção de Heterocistoão de Heterocisto
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Anabaena
Heterocisto – Células de paredes espessadas
mais largas do que as células 
vegetativas. 
Fotossinteticamente inativa
Células vegetativas
Para a fixação do nitrogênio atmosférico 
é necessário um ambiente anaeróbico.
Não há fixação de CO2
HeterocistoHeterocisto
N2
C
ar
bo
id
ra
to
s
im
po
rta
do
s
FS 1
Nódulo polar
Nódulo polar
FS 1 + FS 2
FS1 + FS2
Respiração
O2
O2
ATP
NADPH
Energia Luminosa
Nitrogenase
Armazenamento do N2
Na forma de cianoficina
e exportação na forma
de glutamina
Energia Luminosa
NH4
Energia Luminosa
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CianotoxinasCianotoxinas em em CianobactCianobactéériaria
„„ Produtos naturais Produtos naturais -- são conhecidas muitas espsão conhecidas muitas espéécies cies 
ttóóxicas produtoras de alcalxicas produtoras de alcalóóides ides indindóólicoslicos e e lactonaslactonas
macrocmacrocííclicasclicas. Causam dermatite grave e podem ser . Causam dermatite grave e podem ser 
ictiotictiotóóxicosxicos (matam peixes). (matam peixes). 
alcalóide indólicolactona macrocíclica
„ Neurotoxinas – bloqueiam 
a neurotransmissão em 
moluscos (Anabaena, 
Oscillatoria)
„ Hepatotoxinas –
inibidoras da 
fosfatase, causam 
cirrose hepática. 
Encontradas em 
água doce. 
(Anabaena, 
Oscillatoria, 
Nostoc, 
Microcystis)
Anabaena
Oscillatoria
Nostoc
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Lyngbia martensiana
Libera substâncias causadoras de dermatite
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AssociaAssociaçções Biolões Biolóógicasgicas
„„ LLííquensquens-- cianobactcianobactéériasrias
ocorrem em cerca de 8% ocorrem em cerca de 8% 
das espdas espéécies.cies.
„„ AzollaAzolla –– ““pteridpteridóófitafita””
aquaquáática; conttica; contéém m AnabaenaAnabaena
no lobo dorsal das suas no lobo dorsal das suas 
folhas.folhas.
„„ AscAscíídiasdias coloniaiscoloniais..
„„ Plantas vasculares.Plantas vasculares.
RelaRelaçção filogenão filogenéética das tica das cianobactcianobactéériasrias
com outros organismoscom outros organismos
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Algumas Algumas cianobactcianobactéériasrias
apresentam clorofilas apresentam clorofilas aa e e bb
„„ Um grupo de procariontes foi proposto Um grupo de procariontes foi proposto 
como sendo os precursores dos atuais como sendo os precursores dos atuais 
plastplastíídios. Foram chamados de dios. Foram chamados de 
ProchlorophytaProchlorophyta..
„„ Possuem clorofilas Possuem clorofilas a a e e b, b, como as demais como as demais 
algas verdes e plantas. Apresentam algas verdes e plantas. Apresentam 
carotencarotenóóides simples, com predominância ides simples, com predominância 
do do ββ,,ββ--caroteno. Não formam carotencaroteno. Não formam carotenóóides ides 
glicosiladosglicosilados. Não apresentam . Não apresentam 
ficobiliproteficobiliproteíínasnas
T – tilacóide P – plasmalema W - parede celular C - carboxissomo
CZ - zona central D - ADN 
Vista esquemática de dois gêneros de Prochlorophyceae,visto ao ME, 
mostrando as suas características de procariota.
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Os dados de 16S rDNA revelaram 
que as Proclorífitas não formam 
um grupo monofilético.
Desta forma, a clorofila b deve 
ter aparecido pelo menos 4 vezes 
de forma independente ao longo 
da evolução.
Uma clorofila semelhante a 
clorofila “c” tem sido encontrado 
em Prochlorococcus e Prochloron
Clorofila “d” parece ser o 
pigmento majoritário 
Acaryochloris marina, que 
apresenta muito pouca clorofila a 
e ausência de ficobilinas
„„ ProchloronProchloron
Habitat – aquáticos (áreas profundas 
(50-100 M) e simbiontes de ascídias;
Pigmentos – clorofila a e b; 
carotenos e xantofilas(zeaxantina); 
ficobiliproteinas AUSENTES
Substância de reserva – Semelhante ao amido
Organização celular – Procariontes;tilacóides agrupados
Parede celular – mureina (Peptideoglicano) Reprodução – Assexual. 
Formas de crescimento – unicelulares e 
filamentosos
Células de Prochloron sp., dentro de um vacúolo 
fagocítico na túnica de seu hospedeiro, 
Lissoclinum punctatum, uma ascídia tropical 
colonial. Até o momento, tais simbiontes 
fotossintetizantes não são reconhecidos como 
sendo intracelulares em ascídias. 
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Diversidade morfolDiversidade morfolóógica e gica e 
reprodutivareprodutiva
„„ Formas unicelulares e Formas unicelulares e 
coloniais sem ccoloniais sem céélulas lulas 
especializadas ou especializadas ou 
reprodutivasreprodutivas
Aphanothece
Dactylococcopsis
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„„ Formas unicelulares e coloniais sem cFormas unicelulares e coloniais sem céélulas lulas 
especializadas ou reprodutivasespecializadas ou reprodutivas
Gomphospaeria
Merismopedia
Chroococcus
„„ Formas filamentosas sem esporos, heterocistos Formas filamentosas sem esporos, heterocistos 
ou acinetosou acinetos
Oscillatoria
Microcoleus
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„„ Formas produtoras de exFormas produtoras de exóósporossporos
Chamaesiphon
Stichosiphon
„„ Formas produtoras de endFormas produtoras de endóósporos (sporos (baebaeóócitocito))
Chroococcidiopsis
Stanieria
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„„ Formas produtoras de heterocistos e acinetosFormas produtoras de heterocistos e acinetos
Anabaena
Nostoc
Trichormus
„„ Formas produtoras de heterocistos e acinetosFormas produtoras de heterocistos e acinetosCylindrospermum
Calothrix
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„„ Formas produtoras de heterocistos e Formas produtoras de heterocistos e 
acinetosacinetos
Scytonema
„„ Formas produtoras de heterocistos e acinetosFormas produtoras de heterocistos e acinetos
Haplosiphon
Stigonema
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Formadora de 
exósporo
Formadora de 
endósporo
Unicelulares, coloniais e
Filamentosas não 
formadoras de heterocistos
Formadores 
de 
heterocistos
Cloroplasto