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Algas e Protozoários Profa. Patrícia Gomes Cardoso Todas as algas classificadas no Reino Plantae e protozoários no Reino Protista Sistema de 2 Reinos e a seguir 3 reinos Classificação das Algas e dos Protozoários Carolus Linnaeus (1758) Aristótelis (IV a.c.) Ernst Haeckel (1834) Sistema de 5 Reinos Critérios para classificação dos seres vivos - Organização celular: unicelulares ou multicelulares; - Modo de nutrição: Autotróficos (fotossíntese e quimiossíntese); heterotróficos (ingestão e absorção). - Tipo de células: Procarióticas e eucarióticas; - Interação nos ecossistemas: Produtores, consumidores, macroconsumidores e microconsumidores. Antigamente as algas macroscópicas (Verdes, marrons e vermelhas) Plantae e as algas unicelulares e protozoários Protista Algas verdes-azuis =Cianobactérias Monera No sistema de 5 Reinos foram classificadas dentro do Reino Protista Whittaker (1969) Ramificações precoces. Desprovidos de mitocôndrias, esses eucariotos antigos possuem células metabolicamente deficientes, sendo parasitas do homem e de outros animais. • Baseada no sequenciamento do rDNA Sistema de em Domínios Carl Woese (1977) Grupo polifilético- Muitas linhas de evolução de acordo com o sequenciamento do rRNA. Não é uma categoria taxonômica. É um termo genérico 5 • Atualmente, o sequenciamento de outros genes como o de algumas proteínas tem permitido a construção de árvores alternativas para filogenia de Eukarya. Os marcadores filogenéticos incluem: • Sequências de tubulinas, • RNA polimerase • Subunidade de ATPase, dentre outros. • As filogenias baseadas nesses marcadores revelam diferenças em relação à árvore de Eukarya baseada no gene rDNA. Classificação atual 6 Nova árvore filogenética de Eukarya 7 Diplomonadídeos e Parabasalídeos Unicelulares, flagelados Vivem em ambientes anóxicos (intestinos de animais) Diplomonadídeos Giardia intestinalis Parabasalídeos Trichomonas vaginalis Euglenozoários Unicelulares, flagelados Alguns são parasitas, outros são fototróficos ou quimiorganotróficos de vida livre Cinetoplastídeos Trypanosoma brucei (Doença do sono africana) Euglenídeos Euglena (fototróficos) Alveolados Presença de alvéolos (bolsas presentes abaixo da membrana citoplasmática – podem auxiliar na manutenção do equilíbrio osmótico) Ciliados (Movem-se por cílios) Paramecium sp. Dinoflagelados (Movem-se por flagelos) Gonyaulax (maré vermelha) Apicomplexa (parasitas obrigatórios de animais) Plasmodium spp. (malária) Stramenópilos Quimiorganotróficos ou fototróficos. Apresentam flagelos com várias extensões curtas semelhantes a pelos) Oomicetos (bolores de água) Phytophtora infestans Diatomáceas Nitzschia Algas douradas Dinobryon Algas marrons (multicelulares) Macrocystis Grupos Filogenéticos Características principais Sub-grupos Exemplos Grupos filogenéticos dos microrganismos eucariotos Grupos Filogenéticos Características principais Sub-grupos Exemplos Cercozoários e Radiolários Possuem pseudópodes semelhantes a fios, por meio dos quais movimentam-se e alimentam-se Cercozoários Cercomonas Radiolários Podocyrtis cothurnata Amoebozoários Grupo diverso de protistas terrestres e aquáticos que utilizam pseudópodes lobulares para movimentação e nutrução Gymnamoebas Amoeba Entamoebas Entamoeba Bolores Limosos Physarum Bolores limosos celulares Dictyostelium discoideum Algas Vermelhas ou Rodófitas Fototróficos, clorofila a; ambiente marinho, água doce e terrestre; Coloração vermelha – ficoeritrina (pigmento acessório) - Cyanidium Algas verdes Possuem cloroplastos, clorofilas a e b; água doce ou salgada, pode ser encontrada em solos úmidos e neve. Unicelulares ou filamentosoas Clorófitas Chlamydomonas, Dunaliella Carofíceas Chara Fungos Parede celular de quitina, quimiorganotróficos, unicelulares ou filamentosos. Aquáticos, terrestres, marinhos Quitridiomicetos Allomyces Zigomicetos Rhizopus Glomeromicetos Glomus Ascomicetos Penicillium, Saccharomyces Basidiomicetos Agaricus, Rhodotorula Grupos filogenéticos dos microrganismos eucariotos • Apesar dos novos avanços na filogenia molecular dos microrganismos eucariotos, muitos aspectos dessa filogenia ainda permanecem desconhecidos. Assim, a árvore atual não deve ser considerada definitiva. À medida que novos estudos forem surgindo a arvore filogenética pode sofrer alterações. 9 • Didaticamente a classificação mais usada de algas e protozoários é baseada nas características fenotípicas destes grupos – Algas – Polímero de reserva sintetizado - Estrutura da parede celular (Pectina, xilanas, CaCO3) - Tipo de motilidade - Natureza da clorofila – Protozoários – Tipo de motilidade Algas Características Gerais • Eucariotos relativamente simples estudados na Ficologia; • Nutrição: fotoautotróficos utilizam a luz como fonte de energia e CO2 como sua principal fonte de carbono. Produz aproximadamente 80% do oxigênio contido na atmosfera; • Clorofila α e pigmentos acessórios envolvidos na fotossíntese são responsáveis pelas cores distintas encontradas nas diversas algas; Não possuem tecidos (raízes, caule ou folhas); • Vivem em ambientes de água doce (rios, lagos ou superfícies úmidas) ou salgada (mares e oceanos). Arvores com grande umidade podem ser hospedeiras de algas em associação com fungos (liquens); • Localização depende: viabilidade de nutrientes apropriados, de luz e superfícies para o seu crescimento. Algumas algas são endolíticas (vivem dentro de rochas ou outras substâncias pétreas) • Unicelular ou multicelular (filamentosos) macroscópicas e microscópicas.; • Podem ser usadas como fonte de nutrientes ou causar problemas como entupimentos de canos e produção de toxinas. Algas e seus habitats Líquens = algas + fungos A alga (autótrofica) fornece alimento (glicose) para o fungo que é heterotrófico. O fungo capta umidade (H2O na forma de vapor) da atmosfera e fornece às algas, para que estas realizem a fotossíntese. Os líquens são indicadores biológicos da qualidade do ar, ou seja, eles não sobrevivem quando a poluição atmosférica é alta. Eram usados como corantes de roupas. Alguns podem causar dermatite alérgica em humanos Ciclo de Vida Reprodução Assexuada Divisão Binária Um único ser divide-se formando dois novos indivíduos (algas unicelulares) Fragmentação Em muitas algas filamentosas, a reprodução ocorre por simples fragmentação do talo. Os fragmentos isolados crescem devido a multiplicação das células que os constituem, originando talos completos Zoosporia Produção de células flageladas que se multiplicam e cada zoósporos que se solta se fixa a um substratos e se desenvolve como novo individuo. Comum em algas aquáticas. Reprodução sexuada Fusão celular em algas unicelulares Nas Chlamydomonas, por exemplo, cada organismo adulto é haplóide. Dois indivíduos sexualmente maduros fundem–se e originam um zigoto diplóide. Logo após, ocorre uma meiose zigótica, originando 4 indivíduos haplóides. Cada um deles origina um novo organismo, que na maturidade poderá se reproduzir tanto assexuadamente quanto sexuadamente. Conjugação de algas filamentosas Algumas células se diferenciam em gametas masculinos, que atravessam pontes intercelulares, passam para células de outro filamento, diferenciadas em gametas femininos. Da fecundação surge o zigoto, que se liberta do filamento materno e se multiplica, originando um novo filamento. Ex: alga verde do Gênero Spirogyra Alternânciade gerações A maioria das algas multicelulares apresentam alternância de gerações, ou seja, em seu ciclo de vida alternam–se gerações de indivíduos haplóides e diplóides. Ex: Alga verde talosa do gênero Ulva Grupo de algas Nome comum Morfologia Pigmentos Representante típico Compostos de reserva de C Parede celular Principais habitats Clorophyta Algas verdes Unicelular a folhosa Clorofilas α e b Clamydomonas Amido Celulose Água doce, solos, poucas marinho Euglenophytas Euglenóides Unicelular flagelada Clorofilas α e b Euglena Paramilo Ausência de parede Água doce, poucas marinho Dinoflagellata Dinoflagelados Unicelular flagelada Clorofilas α e c, xantofilas Gonyaulax pfiestria Amido Celulose Principalmen te marinhos Chrysophyta Algas marrom- douradas; diatomáceas Unicelular Clorofilas α e c Nitzchia Lipídeos Dois componente s sobrepostos , compostos por sílica Água doce, marinhos, solos Phaeophyta Algas marrons Filamentosa a folhosa, ocasionalmen te maciça e similar a plantas Clorofilas α e c, xantofilas e caroteno Laminaria Lammarina (β-1,3- glicano) Celulose Marinhos em ambientes frios Rodophyta Algas vermelhas Unicelular, filamentosa a folhosa Clorofilas α e d, ficocianina, ficoeritrina Polysiphonia Amido Celulose Marinhos Classificação 1- Phaeophyta - Algas marrons - Macroscópicas - Encontradas em águas costeiras - Ótima taxa de crescimento(20cm/dia) - Algin (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 vaginal antes de procedimentos cirúrgicos no útero Existem feófitas que alcançam até 70m de comprimento Processo natural de secagem da feofícea Laminaria que será utilizada na produção do Kombu (usado na cozinha oriental). 2- Rhodophyta – Algas vermelhas - Podem viver em profundidades no oceano - Possui talos delicadamente ramificados - O pigmento vermelho permite que elas absorvam a luz azul que penetra mais profundamente no oceano - Ágar extraído de muitas algas vermelhas. Espessante para sorvete e indústria farmacêutica; Meios de cultivo para microrganismos Nori – alimento feito a partir da alga ChondrumRodofícea séssil = fixa Rodofíceas sésseis = fixas no solo marinho ou nas rochas, fazem parte do bênton. Alga Chondrum 3- Clorophyta – Algas verdes - Possuem parede celular composta por celulose, possuem clorofilas α e b e estocam amido assim como as plantas; - Acredita-se que essas algas tenham dado origem às plantas terrestres; - Maioria é microscópica – Podem ser uni ou multicelulares – Filamentosas (espuma verde nas lagoas) 4- Chrysophytas - Diatomáceas - Algas unicelulares ou filamentosas; -Parede celular complexa que consiste de pectina e uma camada complexa de dióxido de sílica. Formam terra de diatomáceas que são utilizadas em sistemas de filtração, isolamento e abrasivo. -Estocam a energia capturada pela fotossíntese em forma de óleo; -Produzem ácido domóico- tóxico para aves e humanos quando se alimentam de mexilhões. 1987 no Canadá foi o primeiro relato de epidemia de uma doença neurologica causada pela ingestão de mexilhos que haviam se alimentado de Diatomáceas. Produzem a toxina ácido domóico. -Algas unicelulares coletivamente denominadas plâncton; -Estrutura rígida devido à celulose presente na membrana plasmática; -Alguns dinoflagelados produzem neurotoxinas (indivíduos ingerem moluscos que se alimentaram dessas algas produtoras de toxinas) - Maré vermelha grandes concentrações de Gonyaulax dão ao oceano a cor vermelho escuro 5- Dinoflagellata - Dinoflagelados MARÉ VERMELHA: A proliferação de algas tóxicas tinge o mar (xantofila) e mata os peixes e outras espécies. Moluscos não devem ser consumidos destes locais. Aerossois também podem causar danos respiratórios em humanos. Epoca do ano (Maio, Junho, Julho e Agosto) Maré vermelha nas costas do Alasca. -Algas 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; - Possuem um olho primitivo vermelho ( organela percebe a luz e dirige a célula através de uma flagelo pré-emergente); - Algumas euglenóides são quimioheterotróficas facultativas; - No escuro ingerem material orgânico através do citóstoma; - Filogeneticamente relacionada a protozoários. 6- Euglenophyta - Euglenóides O Papel das Algas na natureza -São parte importante na cadeia alimentar aquática; -Convertem CO2 em carboidratos que podem ser consumidos pelos organismos quimioheterotróficos; -O2 é subproduto de sua fotossíntese estima-se que 80% do oxigênio presente na Terra seja produzido por algas plantônicas; -Fluorescência de certas espécies de algas ndica que as águas onde crescem estão poluídas; -Se desenvolvem em altas [ ] de material orgânico que existe no esgoto ou dejetos industriais quando a alga morre, a decomposição de um grande número de células associadas com a fluorescência diminui o O2 dissolvido na água. Algas como Fertilizantes-As algas têm sido utilizadas como fertilizantes devido as suas concentrações de nitrogênio e potássio. Servem também para a correção do pH do solo. - Petróleo- Muito do petróleo do mundo foi formado pelas diatomáceas e outros organismos plantônicos que viveram a milhares de anos atrás. Estes após a sua morte, formaram sedimentos e voltaram ao ciclo de carbono como CO2. Calor e pressão resultantes do movimento geológico da Terra alteraram o estoque de óleo das células, assim como das membranas celulares. Oxigênio e outros elementos foram eliminados, deixando resíduos de hidrocarbonetos na forma de depósitos de petróleo e gás natural. - Simbiose com animais Molusco gigante Tridacna desenvolveu órgãos especiais e são hospedeiros para os dinoflagelados. Como o molusco se fixa em água rasa, as algas proliferam em seus órgãos quando os moluscos estão expostos ao sol. As algas liberam glicerol na circulação dos moluscos, o que supre a necessidade de carboidratos desses animais. Algas na alimentação humana Doenças humanas causadas por fitotoxinas Sintomas Causas Perda de memória e distúrbios gastrintestinais Ingestão de molusco (mexilhão) contendo toxina de Nuzchia pungens, uma diatomácea Distúrbios gastrintestinais, neurológicos e cardiovasculares: pode causar paralisia Ingestão de peixe contendo toxinas de Gambierdiscus toxicus, Prorocenirum mexicanum Envenenamento paralítico por molusco (neurológico) Ingestão de moluscos (ostras, mariscos). As ondas podem originar aerossóis, que quando inalados podem produzir sintomas respiratórios semelhantes a asma Distúrbios neurológicos gastrintestinais e vesículas cutâneas Ingestão ou contato com toxinas do dinoflagelado Pfiesteria piscicida Protozoários Características Gerais - Organismos unicelulares, eucarióticos; - Não apresentam parede celular; - Não exibem coloração, sendo a maioria móveis; -Quimioheterotróficos utilizam compostos orgânicos como fonte de energia como por exemplo a glicose; - Habitam a água doce e salgada (vacúolo contrátil) e o solo; - Apresentam 2 estágios: Trofozoíto (Alimenta e reproduz) e cístico (latência, sobrevivência). - Alguns fazem parte da microbiota normal de alguns animais; - Aproximadamente 20 mil espécies sendo poucas patogênicas; - Filogeneticamente diversos, alguns aeróbios e outros anaeróbios . Ciclo de vida Reprodução Assexuada Fissão binaria ou bipartição ou cissiparidade Divisão de uma célula em duas célulasfilhas idênticas Esquizogonia Brotamento Protuberância da célula-mãe que cresce para se tornar uma célula-filha. Reprodução sexuada (pouco frequente em protozoários) Conjugação (diferente do processo bacteriano) Encistamento Possibilita que uma espécie parasita sobreviva fora do hospedeiro. Quando as condições ambientais se tornam desfavoráveis para a espécie, o protozoário realiza egestão e excreção; o citoplasma se desidrata, diminui de volume e secreta uma membrana resistente (membrana cística) que o isola do meio externo. Nestas condições, o protozoário transforma-se num cisto. Encistamento: Dessecação Variação de temperatura Substância química Produção de anticorpos pelo hospedeiro (parasita) Podem ser transportados pelo vento disseminando a espécie. Em muitas espécies (amebas, por exemplo), a reprodução ocorre no interior dos cistos. A abertura dos cistos é provocada por condições externas: retorno da água, volta de temperatura favorável etc. Nos cistos de parasitas, a membrana cística é digerida pelos sucos digestivos do hospedeiro, que ingere os cistos. Amebiase intestinal Nutrição - Vivem em áreas com grande suprimento de água; - Alguns transportam alimento através da membrana plasmática; - Alguns possuem uma capa protetora ou película; necessitam estruturas especiais para o transporte de alimentos; - Ciliados: cistótoma (tipo boca); -Amebas: Fagocitam o alimento; - Digestão: vacúolos; -Dejetos: Membrana plasmática ou de um poro anal. Classificação Os protozoários podem ser agrupados conforme seu aparelho locomotor: – Amebóide: deslocam-se por pseudópodos – Flagellata: utilizam-se de flagelos – Ciliophora: possuem cílios – tricocisto – Sporozoa: desprovidos de aparelho locomotor – Archeozoa: Formas primitivas de eucariotos SARCONDINA (AMEBAS) - Movem-se utilizando pseudópodos; Entamoeba histolytica - Agente causador da disenteria amebiana; - Única das amebas patogênica encontradas no intestino humano; - Se alimentam de hemácias; - Transmissão entre humanos: ingestão de cistos que são excretados nas fezes de um infectado; Ciliophora (ciliados) - Similares, mas menores que os flagelos; - Se movem harmonicamente para propelir a célula em seu ambiente; - Direcionam partículas de alimentos para a boca Balatidium coli – Parasita de humanos disenteria Paramecium 2 núcleos Citóstoma- citofaringe Maior nível de desenvolvimento de organelas Dindinium – tricocistos Anaeróbios obrigatórios: rúmen Mastigophora (flagelados) - Se movem em um movimento tipo chicote; - Possuem dois ou mais flagelos, algumas espécies possuem até oito - Membrana externa película dura e flexível - Alimento é ingerido pela cavidade oral ou citóstoma - Doença do sono africano, doença de Chagas Trypanosoma cruzi Leishmania donovani Sporozoa (esporozoários) - Parasitas obrigatórios - Esporozoítos análogos aos esporos; estão envolvidos na sua transmissão para um novo hospedeiro Plasmodium causador da malária (uma das principais doenças de humanos em países em desenvolvimento) – ciclo 48 horas Toxoplasma gondii (toxoplasmose) Coccídeos : Eimeria e Isospora Archeozoa - Formas primitivas de eucariotos; - Possuem organização 9 + 2 do flagelo; - Não possuem mitocondria. Metamônada (Diplomonadas)- ex: Giardia lamblia Parabasilia- ex: Trichomonas vaginalis (posssuem hidrogenosssomo = Piruvato ou Malato H + CO2 + ATP) Microsporidia- ex: Enterocytozoon bieneusi e Nosema locustae. O grupo Metamônada e Microsporidia não possuem hidrogenossomos. Estes possuem uma organela chamada mitossomo.
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