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* MICRORGANISMOS DE INTERESSE ECONÔMICO Bactérias, Fungos, Algas e protozoários * Existem milhares de espécies diferentes de microrganismos com uma ampla variedade de propriedades morfológicas e fisiológicas que podem viver em ambientes os mais variados. Esses microrganismos podem ser tanto eucarióticos como procarióticos. * Bactérias Archaea Fungos Vírus Algas Protozoários Tipos de microrganismos estudados pelos microbiologistas. (Adaptado de Tortora et al., Microbiology, 8 ed) * * Entre os procarióticos, temos as eubactérias e arqueobactérias Esses dois grupos apresentam muitas diferenças fundamentais: 1. As paredes celulares das eubactérias possuem peptídeoglicano (ácido murâmico e D-aminoácidos) enquanto a parede celulares das arqueobactérias são constituídas de proteínas ou polissacarídeos 2. Os fosfolipídios na membrana plasmática de eubactérias são diferentes em sua estrutura química dos encontrados em arquebactérias. Em vez de conter ácidos graxos de cadeia longa, as arqueobactérias contêm álcoois de cadeia longa ramificadas denominadas fitanóis. 3. A síntese protéica em eubactérias é significativamente diferente daquela em arquebactérias. Por exemplo, em eubactérias o aminoácido usado para iniciar a cadeia protéica é sempre a formilmetionina, enquanto em arquebactérias é sempre metionina 4. As arqueobactérias são notáveis por formarem produtos incomuns do metabolismo (ex. metano) e por habitarem ambientes extremamente adversos * Figura: Estrutura do ácido murâmico do peptideoglicano de Escherichia coli Figura: Parede celular de bactéria Gram-negativa * Diferentes composições de parede celular presentes em archaea. * Eubactérias As eubactérias podem ser divididas em três grupos principais de acordo com a presença ou ausência de parede celular e, quando presentes, no tipo de parede celular A- Eubactérias Gram-negativas; B- Eubactérias Gram-positivas; C- Micoplasmas. Análise filogenética das bactérias tem demonstrado a existência de pelo menos onze grupos distintos de bactérias, mas muitos grupos consistem de membros que não são relacionados filogenéticamente ou fisiológicamente. A edição atual do Bergey's Manual of Systematic Bacteriology (2001) reconhece 23 filos distintos de bactérias, mas pode ainda existir uma grande variação fenotípica entre os membros. * Parede celular de bactéria Gram-positiva Parede celular de bactéria Gram-negativa * Figura: Árvore filogenética das bactérias * A- Eubactéria Gram-negativas Além do aspecto característico na coloração de Gram, as eubactérias Gram-negativas possuem uma parede celular complexa composta de uma membrana externa que recobre uma camada muito delgada de peptídeoglicano Espiroquetas São bactérias helicoidalmente espiraladas, flexíveis, que se torcem e contorcem. São móveis, mas diferem de outras bactérias Gram-negativas flageladas na localização de seus flagelos. Possuem um flagelo localizado sob a membrana externa (flagelo periplasmático) Estão presentes na água, no lodo e nos sedimentos marinhos. Alguns são saprófitas (Spirochaeta) enquanto outros são parasitas (Cristispira) e outros causam doenças (Treponema pallidum-sífilis, Borrelia- febre recorrente e doença de Lyme. * Figura. Espiroquetas: A. Corte em cessão de uma espiroqueta; B. Borrelia burgdorferi, o agente da doença de Lyme; C. Treponema pallidum, a espiroqueta que causa sífilis * Bactérias encurvadas aeróbias e microaerófilas Embora algumas sejam helicoidais semelhantes aos espiroquetas, as células são rígidas, não-flexíveis e os organismos são denominados espirilos São móveis por possuírem flagelos polares nas extremidades da célula Espirilos são habitantes de ambientes aquáticos microaerófilas. A maioria requer ou prefere oxigênio presentes em seu ambiente em quantidades bem próximas a concentração atmosférica. Aquaspirillum magnetotactium, Azospiriullum (vibrião), Campylobacter jejuni (causa diarréia), C. fetus (aborto), Bdellovibrio (parasita de outras bactérias), Heliobacter pylori (Úlcera), Oceanospirillum (vive em ambiente marinho). * Helicobacter pylori Bactérias encurvadas aeróbias e microaerófilas Vibrio cholerae, o agente da cólera epidemica * Cocos e Bacilos aeróbicos Muitos bacilos Gram-negativos aeróbios estão presentes no solo e na água. Pseudomonas- capaz de degradar muitos compostos organicos complexos e usá-los como fonte de energia Azotobacter e Rhizobium- são capazes de fixar o nitrogênio atmosférico Acetobacter- produção de vinagre Thermus- crescem bem a altas temperaturas Brucella- causa aborto Algumas Pseudomonas podem causar doenças no homem (P. aeruginosa) Xanthomonas- patógenos de plantas Neisseria- Causa doenças no homem (. N. Gonorrhoea e N. meningitidis) * N. meningitidis Pseudomonas N. Gonorrhoea Colônias de Pseudomonas aeruginosa * Bacilos Facultativos Incluem tanto bacilos retos como encurvados Podem crescer aerobicamente ou anaerobicamente Enterobacteriaceae- vivem no trato intestinal de animais (Escherichia coli, Salmonella, Shigella, Yersinia pestis, Enterobacter, Serratia) Vibrio cholerae- causa a cólera Haemophilus influenzae- causa meningite bacteriana em crianças Células de Escherichia coli. E. coli colonies no ágar EMB. Salmonella enterica * Anaeróbios Entre as bactérias Gram-negativas anaeróbias estão bacilos retos, bacilos encurvados e cocos. É dividido em dois grupos Aqueles que necessitam do sulfato ou de enxofre elementar Aqueles que não o requerem Desulfovibrio- possui células em forma de vibrião e habita o lodo em brejos e outros ambientes aquáticos. Riquétsias e clamídias São parasitas intracelulares obrigatórios As espécies de Rickettsia causam varias doenças no homem, como a febre das montanhas rochosas (R. reckettssi) eo tifo epidêmico (R. prowazekii) Muitas são transmitidas ao homem por piolhos, pulgas, carrapatos e outros * Bactérias fototróficas anoxigênicas São semelhantes as plantas verdes em uma aspecto: possuem a habilidade de converter e energia luminosa em energia química para o crescimento. Não produzem oxigênio e possuem uma bacterioclorofila São divididas em dois grupos principais: Bactérias púrpuras (laranja a vermelho-púrpura) Bactérias verdes (verde a marrom) São células em forma de bastão, espiral ou cocos Bactérias fototróficas Oxigênicas Produzem oxigênio como as plantas verdes Freqüentemente chamados de cianobactérias São amplamente distribuídas no solo, na água doce, e em ambientes marinhos * Bactérias fotossintetizantes Bactérias purúra e sulfurosas: Chromatium vinosum, Thiospirillum jenense, Thiopedia rosea Bactérias purúra não sulfurosas: Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter sphaeroides, Rhodomicrobium vannielii.. Bactérias verdes não-sulfurosas: Chloroflexus. Chloroflexus representa um grupo filogenético distinto das bactérias verdes. Chloroflexus é uma bactéria termofílica, filamentosa que se move por deslizamento. Procariotos fotossintéticos crescendo em um canal de fontes termais * Algumas cianobactérias comuns : Oscillatoria, uma espécie filamentosa encontrada em águas frescas e fontes termais; Nostoc,; Anabaena, uma espécie fixadora de nitrogênio; Synechococcus, uma espécie de habitat. * Bactérias deslizantes Há dois grupos principais: Bactérias que formam corpos de frutificação São bastonetes curtos, aeróbias, vivem na superfície do solo e matéria orgânica em decomposição. São denominadas myxobactérias (bactérias limosas) Bactérias que não formam corpos de frutificação Possuem forma de bastonetes ou são filamentosas Não formam mixósporos São aeróbios ou microaeróbios Stigmatella aurantiaca, uma myxobactéria que forma corpos de frutificação : E. ciclo de vida. D. corpo de frutificação. * Bactérias com bainha São envolvidas por uma baihna constituída de matéria orgânica Bactérias gemulantes e/ou apendiculadas Podem produzir prosteca ou pedúnculos Se reproduzem por brotamento ou fissão binária Podem ser aeróbias, microaerófilas ou facultativas Quimiolitotróficos Obtém energia pela oxidação de compostos químicos inorgânicos Gênero com prefixo nitro: ex: Nitrobacter e nitrococus, obtém energia da oxidação do nitrito a nitrato Gênero com prefixo nitroso: ex: Nitrosolobus, obtém energia da oxidação do amônia a nitrito Gênero com prefixo thio: ex: thiospira e thiobacillus, obtém energia da oxidação do enxofre ou compostos sulfurados reduzidos Gênero com prefixo sidero: ex: siderococus, deposita o óxido de ferro ou manganês sobre as suas cápsulas ou limo * B- Eubactérias Gram-positivas A parede celular das bactérias gram-positivas é muito mais espessa do que a das bactérias Gram-negativas e não possui uma membrana externa São divididas em grupos, conforme suas características morfológicas e bioquímicas. Cocos: São divididos em grupos de acordo as diferenças de arranjo celular e tipo de metabolismo celular 1- Cocos aeróbios Micrococcus são saprófitas que vivem no solo e na água. são cocos com pigmentos vermelhos e ocorrem aos pares ou grupos de quatro e apresentam resistência a altas doses de raios ultra-violeta ou gama. 2- Cocos facultativos Staphylococcus, ocorrem em grupos que se assemelham a cachos de uva. S. aureus é a espécie mais conhecida. Streptocuccus, possuem as células arranjadas aos pares ou em cadeias. S. pyogenes é a espécie patogênica mais importante (angina estreptocócica, escarlatina, febre reumática) , S. pneumoniae, S.faecalis, S. lactis. * Eubactérias Gram-positivas 3- Cocos anaeróbios Muitas espécies fazem parte da flora normal do homem e de muitos animais de sangue quente. Ex.: Peptococcus, Peptoestreptococcus, Coprococcus E para D: Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae, Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis. Streptococcus pneumoniaes Staphylococcus aureus Streptococcus pyogenes * Locais de infecção e doenças causadas por Staphylococcus aureus * Locais de infecção e doenças causadas por Streptococcus pyogenes * Eubactérias Gram-positivas Bactérias esporuladas São bactérias que formam endosporos, que são altamente resistentes à dessecação, a corantes, a desinfetatntes, radiação e calor. Bacillus e Sporosarcinas são aeróbios ou facultativos, já Clostridium e o Desulfotomaculum são anaeróbios. Muitas espécies são saprófitas, mas algumas como Bacilus anthracis (carbúnculo) e Clostridium perfrigens (gangrena gasosa) podem causar doenças. Clostridium tetani e C. botulinum secretam poderosas toxinas Algumas espécies de Bacillus são patógenos de insetos Bacilos formadores de endosporo * Eubactérias Gram-positivas Bacilos regulares São bastonetes não esporulados que possuem uma aparência uniforme São aeróbios, facultativos ou anaeróbios. Lactobacillus (saprófitas ou parasitas) e Listéria monocytogenes (aborto espontâneo) Bacilos irregulares São bastonetes não esporulados retos a levemente curvados que podem apresentar saliências, forma de clava, ramificações ou outros desvios da forma regular Arthrobacter (ciclo coco-bacilo), Corynebacterium (saprófitas, patógenos de plantas, animais e do homem) Micobactérias A característica marcante destes bacilos é a álcool resistência. Mycobacterium tuberculosis (tuberculose) e M. leprae (hanseníase) * Eubactérias Gram-positivas Actinomicetos É um grupo grande e variado, caracterizado pela tendencia de formar micélio, um emaranhado de filamentos ramificados denominados hifas. São principalmente saprófitas encontrados no solo, alguns são patógenos de plantas, do homem ou animais Interesse na produção de antibióticos (Streptomyces), fixadores de nitrogenio (Frankia). Diagrama esquemático ilustrando o crescimento micelial e formação de esporos em vários gêneros de actinomicetos * C- Micoplasmas Apresenta como característica marcante, não formarem parede celular, por tanto, possuem apenas membrana citoplasmática como envoltório externo Eles podem ser de vida livre no solo ou água, parasitas da boca e trato urinário em humanos, ou patógenos de animasi ou plantas. No homem, Mycoplasma pneumoniae causa pneumonia atípica primária pneumonia ("walking pneumonia"). Apresentam o menor genôma conhecido para qualquer célula. Seu DNA contém em torno de 650 genes (1/5 do genoma de E. coli e outras bactérias) Possuem uma membrana plasmática que comtémum esterol, colesterol, que parece ser responsável pela estabilidade da membrana. Micoplasmas tendem a habitar ambientes de alta osmolaridade onde o risco de choque osmótico e lise da célula são minimizados. * As arqueobactérias Com base em análises de ssrRNA, as arqueobactérias consistem de três grupos filogenéticamente distintos: Crenarchaeota, Euryarchaeota e Korarchaeota. Entre tanto, para Korarchaeota, somente seus ácidos nucléicos têm sido detectados e nenhum organismo tem sido isolado ou cultivado Baseado em sua fisiologia, as arquebactérias podem ser divididas em tres grupos: Metanogênicas: procariotos que produzem metano Halofílicas extremas: procariotos que vivem em altas concentrações de sal (NaCl) Termófilos extremos: procariotos que vivem em temperaturas extremas. Além das características que distinguem as arqueobactérias das eubactérias (ex., ausencia de mureína na parede celular,lipidios de membrana com ligação éster, etc.) as arqueobactérias exibem outros atributos estruturais ou bioquímicos únicos que as tornam adaptadas a seus ambientes particulares. As Crenarchaeota consistem principalmente de procariotos hipertermofílicos dependentes de enxofre. * As Euryarchaeota contêm arqueobactérias metanogênicas e halófitas extremas. ssrRNAs de Korarchaeota tem sido obtido de ambientes hipertermofílicos similares aqueles habitados por Crenarchaeota. Nenhum Korarchaeota tem sido cultivado em laboratório, embora informações sobre eles tenham sido inferidas a partir da estrutura de seu genoma. * As arqueobactérias Arqueobactérias metanogênicas São anaeróbias com habilidae de produzir grandes quantidaes de gás metano (CH4) Ocorrem em ambientes anaeróbios ricos em matéria orgânica como por exemplo lodaçal, brejos, açudes e lagos, sedmentos marinhos e rúmen de bovinos As arquebactérias metanogênicas tem um tipo de metabolismo que usa o H2 como fonte de energia e o CO2 como fonte de carbono para seu crescimento. Methanococcus jannischii (Holger Jannisch). Originalmente isolada de amostras tomadas da “fumaça branca” a 2,600 metros de profundidade no oceano pacífico. Ela pode crescer bem em meio mineral contendo somente H2 e CO2 como fonte de energia e de carbono para crescer a uma faixa de temperatura de 50 a 86ºC. * As arqueobactérias Arqueobactérias halofílicas extremas Requerem um ambiente que fornece de 17 a 23% de NaCl para um bom crescimento. Não podem crescer em soluções com menos de 15% de NaCl. Sua parede celular, seus ribosomos e enzimas são estabilizados Na+ Vivem em ambientes inadequados para outros organismos vivos, tais como os lagos salgados (Mar morto, Grande lago salgado), tanques industriais que produzem sal pela evaporação da água do mar. Algumas arqueobactérias possuem pigmentos púrpuras denominados bacteriorrodopsina, localizados na membrana citoplasmática (Halobacterium halobium) Halobacterium salinariumis um halofílico extremo que cresce a 4-5M de NaCl e não cresce abaixo de 3M de NaCl * As arqueobactérias Arqueobactérias termófilos e extremo termófilos Estes organismos requerem temperaturas muito altas (80ºC a 105ºC) para seu crescimento. Suas enzimas e membranas são estáveis a altas temperaturas. A maioria destas arqueas requerem enxofre elementar para seu crescimento.Algumas são anaeróbias que usam o enxofre como aceptor de elétrons para a respiração no lugar do O2. As arquebactérias oxidantes de nexofre crescem em pH baixo (menor que pH 2), particularmente por que elas acidificam seu próprio ambiente por oxidação do enxofre a SO4 (sulfuric acid). Hipertermofílicos são habitantes de ambientes quentes, ricos em enxofre usualmente associados com vulcanismo, como fontes termais, gêiseres, e fumarolas no parque nacional de Yellowstone, ventos termais (chaminés) no fundo do oceano. Sulfolobus acidocaldarius 60-95ºC e pH 1-5 * Fungos São organismos eucarióticos não fotossintéticos Possuem parede celular Obtêm seu alimento por absorção e não possuem clorofila São unicelulares e multicelulares A classificação dos fungos baseia-se nos seguintes critérios: 1- Características dos esporos sexuais e corpos de frutificação presentes durante os estágios sexuais dos seus ciclos de vida 2- Natureza dos seus ciclo de vida 3- Características morfológicas de seu micélio vegetativo ou de suas células Fungos perfeitos: possuem todos os estágios sexuais conhecidos Fungos imperfeitos: não possuem todos os estágios sexuais conhecidos. São colocados dentro de uma classe especial chamada Deuteromycetes * Fungos O reino fungi é divido em tres grupos principais I- Fungos limosos; II-Fungos inferiores flagelados; III- Fungos terrestres. I- Fungos limosos Não são nem um fungo típico nem um protozoário típico Nutrem-se pela ingestão de partículas Se dividem em dois grupos A- Fungos limosos celulares: durante o estágio vegetativo são compostos de células semelhantes a protozoários (forma de amebas) B- Fungos limosos acelulares: seu plasmódio (massa de protoplasmas) é não celular- núcleos não são separados por membranas celulares em células individuais. * Fungos II- Fungos inferiores flagelados Incluem todos os fungos, com exceção dos limosos, que produzem células flageladas em alguma fase do seu ciclo de vida. Alimentam-se pela absorção de nutrientes A maioria são fiamentosos Existem quatro grupos principais: 1-Chytridiomycetes: Células móveis apresentando um único flagelo São parasitas ou saprófitas que vivem no solo ou água doce 2- Hyphochytridiomycetes: São parasitas ou saprófitas que vivem no solo ou água doce Movem-se por meio de um flagelo falso * Fungos 3- Plasmodiophoromycetes: São heterotróficos e parasitas obrigatórios Plasmodiophora brassicae (hérnia das crucíferas) Spongospora subterranea (escaras pulverulentas da batata) 4- Oomycetes: São geralmente filamentosos constituído por um único micélio cenocítico São saprófitas ou parasitas Phytophthora infestans (mangra tardia da batata) III- Fungos terrestres Espécies mais conhecidas Este grupo inclui as leveduras, bolores, orelhas-de-pau, mofo, fungos em forma de taça, ferrugem, carvão, bufa-de-lobo e cogumelos * Fungos III- Fungos terrestres Nutrição através da absorção. Produzem micélios com hifas septadas ou cenocíticas (exceção leveduras) Existem quatro grupos principais de fungos terrestres: Zygomycetes, Ascomycetes, Basidiomycetes e Deuteromicetes Hifa cenocítica Hifa apocítica (septada) haustório * Fungos III- Fungos terrestres Zygomycetes: Fungos formados por hifas cenocíticas (sem septo) Esporo sexual: Zigósporo Reprodução assexuada: por meio de esporangiósporos Rhizopus stolonifer (mofo do pão) São saprófitas ou parasitas Alguns apresentam interesse comercial: produção de molho de soja, ácidos orgânicos e esteróides para drogas contraceptivas e antiinflamatórios * Estrutura de reprodução assexuada dos Zygomycetes * Ascomycetes: São também denominados fungos superiores Grupo bem diversificado econômicamenete Esporos sexuais: ascósporos localizados em ascos Esporos assexuais: conídios Desempenham um papel ecológico importante na degradação de moléculas animais e vegetais resistente como o colágeno, a celulose e a lignina Podem ser patógenos de plantas. Micorrizas Produtores de alcalódeis alucinógenos incluindo os precursores do LSD (Claviceps purpurea). Neurospora crassa: importante para pesquisas genéticas Leveduras: Saccharomyces cerevisiae * Estrutura de reprodução assexuada dos Ascomycetes Aspergillus sp. Penicillium sp. * Figura: Colônia e Célula de S. cerevisiae Figura: Estrutura celular da levedura Saccharomyces cerevisiae * Uma visão do brotamento da levedura Saccharomyces cerevisiae * Basidiomycetes: Exoistem mais de 25000 espécies, incluindo carvão, ferrugem, fungos limosos, bufa-de-lobo e cogumelos Possuem basídio: estrutura reprodutiva em forma de clava Esporo sexual: basidiósporo Agaricus: cogumelo comestível Puccinia graminis: ferrugem do trigo * Deuteromicetes: Por não apresentarem esporos sexuais, os deuteromicetos produzem esporos assexuais ou conídios, que se desenvolvem em micélios septados Existem cerca de 25000 espécies de deuteromicetos. Alguns de importância na indústria e na medicina. Penicillium notatum e P. chrysogenum: produzem o antibiótico penicilina Candida albicans: patógeno oportunista que causa candidíase. Infecções mais sérias por candida podem envolver o coração (endocardite), o sangue (septicemia) e o cérebro (meningite). * Fungos com reprodução sexual desconhecida ou inexistente. * Curvularia Curvularia Aspergillus Peniccilium Paecilomyces * * * Algas Seres Fotoautotróficos Não necessitam de um sistema vascular para transportar nutrientes Classificadas de acordo com as seguintes características: Natureza e propriedade dos pigmentos Natureza do produto de reserva e armazenamento Tipo, número, inserção e morfologia de flagelos Composição química e características físicas da parede celular Morfologia e características das células e talos. * Algas Algas verdes (Chlorophyta) Possuem clorofila semelhantes às das plantas verdes, parede celular, um cloroplasto por célula (unicelulares). Mais de 7000 espécies descritas Tamanho e forma bastante variados Reprodução sexuada e assexuada Chlamydomonas * Algas Algas verdes (Chlorophyta) Chrorella Acetabularia * Algas Diatomáceas (Chrysophyta) Células únicas que podem juntar-se para formar filamentos ou colônias simples ~40000 espécies Paredes celulares compostas de pectina impregnadas com sílica Reprodução por divisão mitótica (geralmente) * Algas Algas douradas (Chrysophyta) Muitas movem-se por meio de dois flagelos de comprimentos diferentes Algumas são amebóides Reprodução assexuada Ochromonas * Algas Dinoflagelados (Pyrrophyta) São biflagelados e unicelulares Crescem heterotroficamente ou fotossintéticamente Reprodução sexuada é rara São luminescentes Mais conhecidos que produzem maré vermelha * Algas Euglenódes (Euglenophyta) Ausência de parede celular Crescem heterotroficamente ou autotroficamente Contém numerosos cloroplastos pequenos Reprodução por fissão binária * Protozoários Microrganismos com características semelhantes a animais, incluindo locomoção, ingestão de alimentos e ausência de uma parede celular rígida. Grupos: flagelados, amebas, esporozoários e ciliados Flagelados: fitoflagelados e zooflagelados Giardia Trypanosomas * Protozoários Amebas Entomoeba Hystolitica * Protozoários Esporozoários Todos são parasitas de uma ou mais espécies animais Não podem englobar partículas sólidas Toxoplasma gondii Plasmodium * Protozoários Ciliados paramecium
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