Aula teórica número 3- taxonomia

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Universidade Federal de Ouro Preto 
Departamento de Ciências Biológicas 
CBI 618 – Microbiologia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Taxonomia e Filogenia 
de Microrganismos 
Taxonomia – É a ciência de nomear e classificar organismos 
vivos. Permite estabelecer relações entre grupos de 
organismos de modo que possamos diferenciá-los. 
Tipicamente, baseia-se em características fenotípicas: 
morfologia (estrutura), fisiologia e bioquímica dos organismos 
vivos. 
 
Taxa (sing. Taxon) – Grupos taxonômicos onde são 
agrupados organismos que compartilham características 
comuns. 
 
Filogenia – É a ciência que estuda a relação evolutiva de 
diferentes organismos visando estabelecer a história evolutiva 
destes organismos. Utiliza principalmente métodos moleculares 
para comparar características genotípicas. 
Conceitos Básicos 
Esquemas de 
classificação 
Reinos/ 
Domínios 
Organismos incluídos no esquema de 
classificação 
Carolus Linnaeus 
(1753) 
Plantas 
Animais 
Bactérias, fungos, algas e plantas 
Protozoários e animais superiores 
Ernest Haeckel 
(1865) 
Plantas 
Animais 
Protistas 
Algas multicelulares e plantas 
Animais 
Bactérias, protozoários, algas, fungos e 
leveduras 
Robert Whittaker 
(1969) 
Plantas 
Animais 
Protistas 
Fungos 
Monera 
Algas multicelulares e plantas 
Animais 
Protozoários e algas unicelulares 
Fungos filamentosos e leveduras 
Todas as bactérias (procariotos) 
Carl Woese 
(1977) 
Archaea 
Eubacteria 
 
Eucarya 
Metanogênicos, halofílicos e termoacidófilos 
Bactérias patogênicas, do solo, da água, 
fotossintetizantes, etc. 
Protozoários, algas, fungos, plantas e animais 
Principais sistemas de classificação dos organismos vivos 
O Sistema de Cinco Reinos 
Robert Whittaker (1969) 
Teoria Endossimbiótica 
Baseia-na na hipótese de que as 
células eucarióticas evoluíram 
de células procarióticas a partir 
de eventos de fusão celular. 
 
Mitocôndrias teriam evoluído 
quando uma proteobactéria tornou-
se um “endosimbionte” numa célula 
hospedeira. 
 
Cloroplastos evoluíram pelo 
engolfamento de uma bactéria 
capaz de realizar fotossíntese 
oxigênica (cianobactéria). 
Cyanophora paradoxa 
Teoria Endossimbiótica 
Evolução de mitocôndrias 
Evidências a Favor da 
Teoria Endossimbiótica 
Filogenia Molecular 
Primeiras tentativas utilizaram seqüências 
de proteínas (1965 – 1977): 
 
 
Sequenciamento de proteínas foi desenvolvido 
antes do sequenciamento de DNA. 
 
 
Algumas proteínas podem ser isoladas facilmente. 
 
Mudanças na seqüência de proteínas geralmente 
refletem mudanças na seqüência de DNA. 
Filogenia Molecular 
Carl Woese e seus colaboradores escolheram o rRNA 
como uma ferramenta para estudos de 
sistemática molecular (cronômetro molecular): 
 
1. Encontrado em todas as células e mesmo no 
genoma de organelas (mitocôndrias e 
cloroplastos). 
 
2. Abundante e fácil de ser isolado e purificado. 
 
3. Possui a mesma função em todas as células. 
 
4. As seqüências de rRNA possuem regiões com 
taxas de evolução distintas. 
 
5. Interage com várias moléculas de RNA e 
proteínas 
6. Possui tamanho adequado para estudos 
comparativos e análise estatística. 
30S 
Ribosossomo 
70S 
rRNA 16S (~ 1500 pb) 
21 Proteínas 
rRNA 23S 
rRNA 5S 
34 Proteínas 
50S 
O Sistema de Três Domínios 
Carl Woese (1977) 
A árvore da vida representa uma hipótese evolucionária 
e provavelmente ainda será refinada. 
 
Embora os detalhes ainda sejam debatidos, a noção 
fundamental dos três domínios é amplamente aceita. 
 
O melhor entendimento da história evolutiva dos seres 
vivos não virá da comparação de seqüências de proteínas 
ou rRNA, mas sim da comparação de genomas inteiros! 
Características que diferenciam os três domínios 
Classificação de Microrganismos 
Nomenclatura científica 
Sistema binomial: Gênero + epíteto 
específico (espécie) 
 
Espécie Bacteriana 
População de células com características 
similares. 
 
Classificação de Bactérias 
Bergey’s Manual of Systematic 
Bacteriology 
Classificação de Microrganismos 
Hierarquia taxonômica 
 
Espécie  Gênero  Família  Ordem  Classe 
 Divisão (ou Filo)  Reino  Domínio 
Métodos Para Classificação e 
Identificação de Microrganismos 
Características morfológicas 
(estruturais) 
(Identificação) 
 
Forma, arranjo, presença de flagelos, 
endosporos, etc. 
 
Coloração diferencial 
(Classificação e Identificação) 
 
• Bactérias Gram-positivas x Gram-negativas 
 
• Bactérias álcool-ácido resistentes 
(coloração de Ziehl-Neelsen) 
Características Metabólicas 
(Identificação) 
Características Metabólicas 
(Identificação) 
Características Antigênicas 
(Classificação e Identificação) 
Teste de aglutinação em lâmina 
Western Blotting 
Fagotipagem 
(Identificação) 
Sequenciamento de Aminoácidos 
(Classificação) 
Aminoácidos conservados 
Perfil de Ácidos Graxos 
(Identificação) 
Culturas Bacterianas 
Comparação do padrão de 
picos com os padrões de 
um banco de dados 
Cromatografia Gasosa 
Extração de ácidos graxos 
Identificação do microrganismo 
Q
u
an
ti
d
ad
e 
Picos de vários ácidos 
graxos (metil ésters) 
Fingerprinting de DNA 
(Identificação) 
A B C D E F G 
Origem 
Fragmentos de 
DNA 
+ 
- 
DNA 
Clivagem com 
enzimas de restrição 
...G AATTC... 
...CTTAA G... 
Ex: EcoRI 
Sequenciamento de RNA Ribossomal 
(Classificação) 
Hibridização de Ácidos Nucléicos 
(Classificação e Identificação) 
Utilização de Sondas de DNA 
(Classificação e Identificação) 
Chaves Dicotômicas x Cladogramas 
Integração da Classificação 
Fenotípica e Filogenética: 
 
Taxonomia Polifásica